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Enhancement of spectral shift of plasmon resonances in bimetallic noble metal nanoparticles in core–shell structure
Journal of Nanoparticle Research ( IF 2.5 ) Pub Date : 2020-04-01 , DOI: 10.1007/s11051-020-4782-0
Jayanta K. Majhi , Probodh K. Kuiri

Core-shell metal nanoparticles (NPs) exhibit unique optical, especially plasmonic, properties in the visible range of electromagnetic spectrum. Here we report the plasmonic properties of bimetallic core-shell spherical NPs consisting of noble metals in pair (such as Au-Ag, Ag-Cu, and Au-Cu, and their interchanging combinations) embedded in silica employing Mie theory. The core radius and shell thickness were considered in the range of 2–20 nm and 1–5 nm, respectively. In the case of varied core radius, shell thickness was kept fixed, and in the case of varied shell thickness, the core radius was kept fixed. The optical extinction spectra exhibited by these NPs have two surface plasmon resonance (SPR) absorption bands in the visible region of the electromagnetic spectrum, one corresponding to the core metal and the other corresponding to shell metal, respectively. The appearance of two absorption peaks is due to the fact that in the core-shell configuration there exists two SPR modes one at the interface between the core and shell, and other at the outer surface of the shell and embedding medium. These two SPR modes interact together and determine the shape of the extinction spectra. The position of the SPR band is found to shift as the radius or the thickness of the shell is increased. The shift of the SPR peak with high range of tunability has been observed in all the cases. Such tunability is beneficial to applications in surface-enhanced Raman scattering, fluorescence, optical sensing, bio-medicine, optoelectronic devices, and others.



中文翻译:

核-壳结构中双金属贵金属纳米粒子中等离子体激元共振的光谱位移增强

核-壳金属纳米颗粒(NPs)在电磁光谱的可见光范围内表现出独特的光学特性,尤其是等离子体特性。在这里,我们利用米氏理论报告了嵌入在二氧化硅中的由成对的贵金属(例如Au-Ag,Ag-Cu和Au-Cu及其交换组合)组成的双金属核-壳球形NPs的等离子体特性。核半径和壳厚度分别在2-20 nm和1-5 nm范围内。在芯半径变化的情况下,壳厚度保持不变,在壳厚度变化的情况下,芯半径保持不变。这些NP所显示的消光光谱在电磁光谱的可见光区域具有两个表面等离子体共振(SPR)吸收带,一个分别对应于芯金属,另一个对应于壳金属。出现两个吸收峰的原因是,在核-壳结构中,存在两个SPR模式,一个在核与壳之间的界面,另一个在壳与包埋介质的外表面。这两个SPR模式相互作用并确定消光光谱的形状。发现SPR带的位置随着壳的半径或厚度的增加而移动。在所有情况下都可以观察到具有高可调范围的SPR峰的移动。这种可调性有益于表面增强拉曼散射,荧光,光学传感,生物医学,光电器件等领域的应用。出现两个吸收峰的原因是,在核-壳结构中,存在两个SPR模式,一个在核与壳之间的界面,另一个在壳与包埋介质的外表面。这两个SPR模式相互作用并确定消光光谱的形状。发现SPR带的位置随着壳的半径或厚度的增加而偏移。在所有情况下都可以观察到具有高可调范围的SPR峰的移动。这种可调性有益于表面增强拉曼散射,荧光,光学传感,生物医学,光电器件等领域的应用。出现两个吸收峰的原因是,在核-壳结构中,存在两个SPR模式,一个在核与壳之间的界面,另一个在壳与包埋介质的外表面。这两个SPR模式相互作用并确定消光光谱的形状。发现SPR带的位置随着壳的半径或厚度的增加而偏移。在所有情况下都可以观察到具有高可调范围的SPR峰的移动。这种可调性有益于表面增强拉曼散射,荧光,光学传感,生物医学,光电器件等领域的应用。另一个在壳和包埋介质的外表面。这两个SPR模式相互作用并确定消光光谱的形状。发现SPR带的位置随着壳的半径或厚度的增加而移动。在所有情况下都可以观察到具有高可调范围的SPR峰的移动。这种可调性有利于表面增强拉曼散射,荧光,光学传感,生物医学,光电器件等领域的应用。另一个在壳和包埋介质的外表面。这两个SPR模式相互作用并确定消光光谱的形状。发现SPR带的位置随着壳的半径或厚度的增加而移动。在所有情况下都可以观察到具有高可调范围的SPR峰的移动。这种可调性有益于表面增强拉曼散射,荧光,光学传感,生物医学,光电器件等领域的应用。

更新日期:2020-04-21
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