Термо-оптичні ефекти в плазмонних металевих наноструктурах

The effects of the temperature on the surface plasmon resonance (SPR) in noble metal nanoparticles at various temperatures ranging from 77 to 1190 K are reviewed. A temperature increase results in an appreciable red shift and leads to a broadening of the SPR in the nanoparticles (NPs). This observed...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2021
Автори:	Yeshchenko, O.A., Pinchuk, A.O.
Формат:	Стаття
Мова:	English
Опубліковано:	Publishing house "Academperiodika" 2021
Теми:	metal nanoparticles surface plasmon resonance temperature effects electron-phonon scattering nanoparticle thermal expansion plasmon enhanced photoluminescence light-induced heating Nanooptics Plasmonics металевi наночастинки поверхневий плазмонний резонанс температурнi ефекти електрон-фононне розсiяння теплове розширення наночастинки плазмонна фотолюмiнесценцiя нагрiвання свiтлом
Онлайн доступ:	https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019612
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Ukrainian Journal of Physics

Репозитарії

Ukrainian Journal of Physics

id	ujp2-article-2019612
record_format	ojs
institution	Ukrainian Journal of Physics
collection	OJS
language	English
topic	metal nanoparticles surface plasmon resonance temperature effects electron-phonon scattering nanoparticle thermal expansion plasmon enhanced photoluminescence light-induced heating Nanooptics Plasmonics металевi наночастинки поверхневий плазмонний резонанс температурнi ефекти електрон-фононне розсiяння теплове розширення наночастинки плазмонна фотолюмiнесценцiя нагрiвання свiтлом
spellingShingle	metal nanoparticles surface plasmon resonance temperature effects electron-phonon scattering nanoparticle thermal expansion plasmon enhanced photoluminescence light-induced heating Nanooptics Plasmonics металевi наночастинки поверхневий плазмонний резонанс температурнi ефекти електрон-фононне розсiяння теплове розширення наночастинки плазмонна фотолюмiнесценцiя нагрiвання свiтлом Yeshchenko, O.A. Pinchuk, A.O. Термо-оптичні ефекти в плазмонних металевих наноструктурах
topic_facet	metal nanoparticles surface plasmon resonance temperature effects electron-phonon scattering nanoparticle thermal expansion plasmon enhanced photoluminescence light-induced heating Nanooptics Plasmonics металевi наночастинки поверхневий плазмонний резонанс температурнi ефекти електрон-фононне розсiяння теплове розширення наночастинки плазмонна фотолюмiнесценцiя нагрiвання свiтлом
format	Article
author	Yeshchenko, O.A. Pinchuk, A.O.
author_facet	Yeshchenko, O.A. Pinchuk, A.O.
author_sort	Yeshchenko, O.A.
title	Термо-оптичні ефекти в плазмонних металевих наноструктурах
title_short	Термо-оптичні ефекти в плазмонних металевих наноструктурах
title_full	Термо-оптичні ефекти в плазмонних металевих наноструктурах
title_fullStr	Термо-оптичні ефекти в плазмонних металевих наноструктурах
title_full_unstemmed	Термо-оптичні ефекти в плазмонних металевих наноструктурах
title_sort	термо-оптичні ефекти в плазмонних металевих наноструктурах
title_alt	Thermo-Optical Effects in Plasmonic Metal Nanostructures
description	The effects of the temperature on the surface plasmon resonance (SPR) in noble metal nanoparticles at various temperatures ranging from 77 to 1190 K are reviewed. A temperature increase results in an appreciable red shift and leads to a broadening of the SPR in the nanoparticles (NPs). This observed thermal expansion along with an increase in the electron-phonon scattering rate with rising temperature emerge as the dominant physical mechanisms producing the red shift and broadening of the SPR. Strong temperature dependence of surface plasmon enhanced photoluminescence from silver (Ag) and copper (Cu) NPs is observed. The quantum photoluminescence yield of Ag nanoparticles decreases as the temperature increases, due to a decrease in the plasmon enhancement resulting from an increase in the electron-phonon scattering rate. An anomalous temperature dependence of the photoluminescence from Cu nanoparticles was also observed; the quantum yield of photoluminescence increases with the temperature. The interplay between the SPR and the interband transitions plays a critical role in this effect. The surface-plasmon involved laser heating of a dense 2D layer of gold (Au) NPs and of Au NPs in water colloids is also examined. A strong increase in the Au NP temperature occurs, when the laser frequency approaches the SPR. This finding supports the resonant plasmonic character of the laser heating of metal NPs. The sharp blue shift of the surface plasmon resonance in colloidal Au NPs at temperatures exceeding the water boiling point indicates the vapor-bubble formation near the surface of the NPs.
publisher	Publishing house "Academperiodika"
publishDate	2021
url	https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019612
work_keys_str_mv	AT yeshchenkooa thermoopticaleffectsinplasmonicmetalnanostructures AT pinchukao thermoopticaleffectsinplasmonicmetalnanostructures AT yeshchenkooa termooptičníefektivplazmonnihmetalevihnanostrukturah AT pinchukao termooptičníefektivplazmonnihmetalevihnanostrukturah
first_indexed	2023-03-24T08:58:30Z
last_indexed	2023-03-24T08:58:30Z
_version_	1795757698583625728
spelling	ujp2-article-20196122021-03-04T09:35:11Z Thermo-Optical Effects in Plasmonic Metal Nanostructures Термо-оптичні ефекти в плазмонних металевих наноструктурах Yeshchenko, O.A. Pinchuk, A.O. metal nanoparticles surface plasmon resonance temperature effects electron-phonon scattering nanoparticle thermal expansion plasmon enhanced photoluminescence light-induced heating Nanooptics Plasmonics металевi наночастинки поверхневий плазмонний резонанс температурнi ефекти електрон-фононне розсiяння теплове розширення наночастинки плазмонна фотолюмiнесценцiя нагрiвання свiтлом The effects of the temperature on the surface plasmon resonance (SPR) in noble metal nanoparticles at various temperatures ranging from 77 to 1190 K are reviewed. A temperature increase results in an appreciable red shift and leads to a broadening of the SPR in the nanoparticles (NPs). This observed thermal expansion along with an increase in the electron-phonon scattering rate with rising temperature emerge as the dominant physical mechanisms producing the red shift and broadening of the SPR. Strong temperature dependence of surface plasmon enhanced photoluminescence from silver (Ag) and copper (Cu) NPs is observed. The quantum photoluminescence yield of Ag nanoparticles decreases as the temperature increases, due to a decrease in the plasmon enhancement resulting from an increase in the electron-phonon scattering rate. An anomalous temperature dependence of the photoluminescence from Cu nanoparticles was also observed; the quantum yield of photoluminescence increases with the temperature. The interplay between the SPR and the interband transitions plays a critical role in this effect. The surface-plasmon involved laser heating of a dense 2D layer of gold (Au) NPs and of Au NPs in water colloids is also examined. A strong increase in the Au NP temperature occurs, when the laser frequency approaches the SPR. This finding supports the resonant plasmonic character of the laser heating of metal NPs. The sharp blue shift of the surface plasmon resonance in colloidal Au NPs at temperatures exceeding the water boiling point indicates the vapor-bubble formation near the surface of the NPs. Представлено огляд ефектiв, пов’язаних iз впливом температури на поверхневий плазмонний резонанс (ППР) в наночастинках благородних металiв у дiапазонi 77–1190 K. Виявлено, що пiдвищення температури приводить до помiтного червоного зсуву, а також – до розширення ППР у наночастинках (НЧ). Показано, що теплове розширення та збiльшення частоти електрон-фононного розсiяння, що вiдбуваються при збiльшеннi температури, є домiнуючими фiзичними механiзмами, що приводять до червоного зсуву та розширення ППР. Виявлено ефект сильної температурної залежностi, пiдсиленої поверхневими плазмонами фотолюмiнесценцiї наночастинок срiбла (Ag) та мiдi (Cu). Квантовий вихiд фотолюмiнесценцiї наночастинок Ag зменшується при пiдвищеннi температури внаслiдок зменшення фактора плазмонного пiдсилення, зумовленого збiльшенням частоти електрон-фононного розсiяння. У той же час, було виявлено аномальну залежнiсть вiд температури фотолюмiнесценцiї наночастинок Cu, а саме – збiльшення квантового виходу фотолюмiнесценцiї зi збiльшенням температури. Показано, що спiльний вплив ППР та мiжзонних переходiв вiдiграє визначальну роль у цьому ефектi. Дослiджено також зумовлений поверхневими плазмонами лазерний нагрiв щiльного 2D-масиву наночастинок Au на дiелектричнiй пiдкладинцi та наночастинок Au у водних колоїдних розчинах. Показано, що наближення частоти лазера до ППР приводить до сильного нагрiву наночастинок Au. Такий резонансний ефект доводить плазмонний характер лазерного нагрiву металевих НЧ. Спостережуваний рiзкий блакитний зсув поверхневого плазмонного резонансу в НЧ Au в колоїдному розчинi при температурах, що перевищують температуру кипiння води, свiдчить про утворення локальних нанорозмiрних бульбашок водяної пари навколо наночастинок. Publishing house "Academperiodika" 2021-03-04 Article Article Original Research Article (peer-reviewed) Оригінальна дослідницька стаття (з незалежним рецензуванням) application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019612 10.15407/ujpe66.2.112 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 66 No. 2 (2021); 112 Український фізичний журнал; Том 66 № 2 (2021); 112 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe66.2 en https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019612/1747 Copyright (c) 2021 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine

Термо-оптичні ефекти в плазмонних металевих наноструктурах

Репозитарії

Схожі ресурси