К вопросу применения нанокластеров Ag-Cu в плазмонике
С.Л. Гафнер
ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.367
Оригинальная статья
Аннотация: Величина локализованного поверхностного плазмонного резонанса (localized surface plasmon resonance – LSPR) металлических наночастиц определяется множеством факторов. Так при увеличении их среднего линейного размера максимальное положение LSPR пика смещается в сторону длинных волн. Однако в большей степени на положение LSPR максимума оказывает влияние материал наночастиц. Изменение среднего диаметра частиц от D = 7 нм до D = 60 нм позволяет варьировать положение LSPR максимума в диапазоне порядка 50 нм. Однако при плавном изменении состава бинарных наночастиц его можно изменять уже в пределах порядка 120 нм. Следовательно, наночастицы сплава меди и серебра представляют большой практический интерес в связи с возможностью тонкой настройки имеющихся в них плазмонных эффектов посредством вариации состава, размера, формы и структуры наночастиц. По результатам анализа имеющихся экспериментальных данных был сделан вывод о возможности управления внутренней структурой и формой Ag-Cu наночастиц с целью сдвига пика плазмонного резонанса и его усиления.
Ключевые слова: нанокластеры, серебро, медь, кристаллизация, структура, компьютерное моделирование, сильная связь
- Гафнер Светлана Леонидовна – д.ф.-м.н., доцент, профессор кафедры математики, физики и информационных технологий, ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»
Ссылка на статью:
Гафнер, С.Л. К вопросу применения нанокластеров Ag-Cu в плазмонике / С.Л. Гафнер // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 367-376. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.367.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Dubkov, S.V. SERS in red spectrum region through array of Ag–Cu composite nanoparticles formed by vacuum-thermal evaporation / S.V. Dubkov, A.I. Savitskiy, A. Yu. Trifonov et.al. // Optical Materials: X. – 2020. – V. 7. – Art. № 100055. DOI: 10.1016/j.omx.2020.100055.
2. Ferrando, R. Quantum effects on the structure of pure and binary metallic nanoclusters / R. Ferrando, A. Fortunelli, G. Rossi // Physical Review B. – 2005. – V 72. – I. 8. – Р. 085449-1-085449-9. DOI: 10.1103/PhysRevB.72.085449.
3. Lia, Zh. Effects of doping in 25-atom bimetallic nanocluster catalysts for carbon–carbon coupling reaction of iodoanisole and phenylacetylene / Zh. Lia, X. Yanga, Ch. Liua, J. Wanga, G. Li // Progress in Natural Science: Materials International. – 2016. – V. 26. – I. 5. – Р. 477-482. DOI: 10.1016/j.pnsc.2016.09.007.
4. Shin, K. Structural stability of AgCu bimetallic nanoparticles and their application as a catalyst: a DFT study / K. Shin, D.H. Kim, S.C. Yeo, H.M. Lee // Catalysis Today. – 2012. – V. 185. – I. 1. – P.94-98. DOI: 10.1016/j.cattod.2011.09.022.
5. Kim, S.J. Fabrication of conductive interconnects by Ag migration in Cu–Ag coreshell nanoparticles / S.J. Kim, E.A. Stach, C.A. Handwerker // Applied Physics Letters. – 2010. – V. 96. – I. 14. – Р. 144101-1-144101-4. DOI: 10.1063/1.3364132.
6. Panizon, E. Tuning the structure of nanoparticles by small concentrations of impurities / E. Panizon, D. Bochicchio, G. Rossi, R. Ferrando // Chemistry of Materials. – 2014. – V. 26. – I. 11. – Р. 3354-3356. DOI: 10.1021/cm501001f.
7. Shellaiah, M. Luminescent metal nanoclusters for potential chemosensor applications / M. Shellaiah, K.W. Sun // Chemosensors. – 2017. – V. 5. – I. 4. – Art. № 36. 31 p. DOI: 10.3390/chemosensors5040036.
8. Araujo, T.P. Understanding plasmonic catalysis with controlled nanomaterials based on catalytic and plasmonic metals / T.P. Araujo, J. Quiroz, E.C.M. Barbosa, P.H.C. Camargo // Current Opinion in Colloid & Interface Science. – 2019. – V. 39. – P. 110-122. DOI: 10.1016/j.cocis.2019.01.014.
9. Otto, A. Surface-enhanced Raman scattering: «classical» and «chemical» origins / A. Otto // In book: Light Scattering in Solids IV. Topics in Applied Physics; ed. by M. Cardona, G. Güntherodt. – Berlin, Heidelberg: Springer, 1984. – Chapter 6. – P. 289-418. DOI: 10.1007/3-540-11942-6_24.
10. Mohd Saidi, M.S.A. Visible light emission from Dy3+ doped tellurite glass: role of silver and titania nanoparticles co-embedment / M.S.A. Mohd Saidi, S.K. Ghoshal, K. Hamzah et. al. // Journal of Non-Crystalline Solids. – 2018. – V. 502. – P. 198-209. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2018.09.012.
11. Maurya, S.K. Plasmonic enhancement of upconversion emission in Ag@NaYF4:Er3+/Yb3+ phosphor / S.K. Maurya, S.P. Tiwari, A. Kumar, K. Kumar // Journal of Rare Earths. – 2018. – V. 36. – I. 9. – P. 903-910. DOI: 10.1016/j.jre.2018.03.003.
12. Qian, K. Surface plasmon-driven water reduction: gold nanoparticle size matters / K. Qian, B.C. Sweeny, A.C. Johnston-Peck et. al. // Journal of the American Chemical Society. – 2014. – V. 136. – I. 28. – P. 9842-9845. DOI: 10.1021/ja504097v.
13. da Silva, A.G.M. The fault in their shapes: investigating the surface-plasmon-resonance-mediated catalytic activities of silver quasi-spheres, cubes, triangular prisms, and wires / A.G.M. da Silva, T.S. Rodrigues, J. Wang et. al. // Langmuir. – 2015. – V. 31. – I. 37. – P. 10272-10278. DOI: 10.1021/acs.langmuir.5b02838.
14. Gromov, D.G. Optimization of nanostructures based on Au, Ag, Au-Ag nanoparticles formed by thermal evaporation in vacuum for SERS applications / D.G. Gromov, S.V. Dubkov, A.I. Savitskiy et. al. // Applied Surface Science. – 2019. – V. 489. – P. 701-707. DOI: 10.1016/j. apsusc.2019.05.286.
15. Satya Bharati, M.S. Explosives sensing using Ag-Cu alloy nanoparticles synthesized by femtosecond laser ablation and irradiation / M.S. Satya Bharati, B. Chandu, S.V. Rao // RSC Advances. – 2019. – V. 9. – V. 3. – P. 1517-1525. DOI: 10.1039/C8RA08462A.
16. Tan, K.S. Advances of Ag, Cu, and Ag-Cu alloy nanoparticles synthesized via chemical reduction route / K.S. Tan, K.Y. Cheong // Journal of Nanoparticle Research. – 2013. – V. 15. – Art. № 1537. – 29 p. DOI: 10.1007/s11051-013-1537-1.
17. Malviya, K.D. Synthesis and mechanism of composition and size dependent morphology selection in nanoparticles of Ag-Cu alloys processed by laser ablation under liquid medium / K.D. Malviya, K. Chattopadhyay // The Journal of Physical Chemistry C. – 2014. – V. 118. – I. 24. – P. 13228-13237. DOI: 10.1021/jp502327c.
18. Zhang, P. High-yield production of uniform gold nanoparticles with sizes from 31 to 577 nm via one-pot seeded growth and size-dependent SERS property / P. Zhang, Y. Li, D. Wang, H. Xia // Particle & Particle Systems Characterization. – 2016. – V. 33. – I. 12. – P. 924-932. DOI: 10.1002/ppsc.201600188.
19. Гафнер, Ю.Я. Влияние химического состава на размер синтезированных из газовой фазы наночастиц Cu-Au / Ю.Я. Гафнер, С.Л. Гафнер // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2019. – Вып. 11. – С. 449-457. DOI: 10.26456/pcascnn/2019.11.449.
20. Bochicchio, D. Structures and segregation patterns of Ag-Cu and Ag-Ni nanoalloys adsorbed on MgO(001) / D. Bochicchio, R. Ferrando, E. Panizon, G. Rossi // Journal of Physics: Condensed Matter. – 2016. – V. 28. – № 6. – Art. № 064005. 13 pp. DOI: 10.1088/0953-8984/28/6/064005.
21. Gafner, Yu. Dual structural transition in small nanoparticles of Cu-Au alloy / Yu. Gafner, S. Gafner, L. Redel, I. Zamulin // Journal of Nanoparticle Research. – 2018. – V. 20. – I. 2. – Art. № 51. – 14 p. DOI: 10.1007/s11051-018-4161-2.