Дослідження плазмонних властивостей наночастинок моносульфіду міді в залежності від їх діелектричної сталої
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.237269Ключові слова:
моносульфід міді, сферичні та еліпсоїдні наночастинки, пік плазмонного резонансу, переріз поглинання, діелектрична проникністьАнотація
Об'єктом дослідження є наночастинки моносульфіду міді, а саме їх плазмонні властивості. Одним з найбільш проблемних місць є те, що досі немає однозначної відповіді, які основні параметри наночастинок моносульфіду міді матимуть визначальний вплив на їхнє резонансне поглинання, розсіювання чи підсилення електричного поля. Тому, є необхідним проведення дослідження плазмонних властивостей наночастинок моносульфіду міді в залежності від їх основного параметру, а саме від діелектричної сталої. В ході дослідження використовувалися теоретичні методи та підходи для розрахунку перерізів оптичного поглинання сферичних та еліпсоїдних наночастинок моносульфіду міді. При моделюванні оптичних характеристик сферичних наночастинок використано принцип еквівалентності диполів. Для опису оптики плазмонних наночастинок у формі еліпсоїдів обертання використано теорію Мі-Ганса. Встановлено, що діелектрична проникність, яка визначається умовами синтезу є критичним параметром, який визначає результуючий оптичний відгук наночастинок мономульфіду. Крім того, показник заломлення навколишнього середовища впливатиме на положення та величину максимуму перерізу поглинання наночастинок. Показано, що несферичні наночастинки характеризуються двома плазмонними піками, що відповідають поперечному та повздовжньому локалізованому поверхневому плазмонному резонансам, якщо співвідношення між осями більше за 1,5. Встановлено, що наночастинки еліпсоїдної форми демонструють вищу чутливість до зміни показника заломлення навколишнього середовища на відміну від сферичних. Отримані результати дослідження в першу чергу є основою для подальшого всебічного дослідження плазмонних наночастинок моносульфіду міді, що дозволить їх використання у спеціалізованих застосуваннях. По друге, знання впливу діелектричної сталої на результуючі спектральні характеристики дає можливість керування положенням піку локалізованого поверхневого плазмонного резонансу в широкому діапазоні довжин хвиль – від 500 до 1200 нм саме за рахунок методики синтезу наночастинок. Таким чином, досліджуваний матеріал є перспективним для сенсорних застосувань в широкій області спектру.
Посилання
- Goel, S., Chen, F., Cai, W. (2013). Synthesis and Biomedical Applications of Copper Sulfide Nanoparticles: From Sensors to Theranostics. Small, 10 (4), 631–645. doi: http://doi.org/10.1002/smll.201301174
- Huang, J., Zhou, J., Zhuang, J., Gao, H., Huang, D., Wang, L. et. al. (2017). Strong Near-Infrared Absorbing and Biocompatible CuS Nanoparticles for Rapid and Efficient Photothermal Ablation of Gram-Positive and -Negative Bacteria. ACS Applied Materials & Interfaces, 9 (42), 36606–36614. doi: http://doi.org/10.1021/acsami.7b11062
- Zhang, Q., Jia, G., Zhang, W., Zhao, Z. (2021). Infrared plasma photothermal conversion of Cu2-xS/cellulose nanofilms prepared by sequential reaction. Results in Physics, 22, 103942. doi: http://doi.org/10.1016/j.rinp.2021.103942
- Homola, J., Yee, S. S., Gauglitz, G. (1999). Surface plasmon resonance sensors: review. Sensors and Actuators B: Chemical, 54 (1-2), 3–15. doi: http://doi.org/10.1016/s0925-4005(98)00321-9
- Xie, Y., Chen, W., Bertoni, G., Kriegel, I., Xiong, M., Li, N. et. al. (2017). Tuning and Locking the Localized Surface Plasmon Resonances of CuS (Covellite) Nanocrystals by an Amorphous CuPdxS Shell. Chemistry of Materials, 29 (4), 1716–1723. doi: http://doi.org/10.1021/acs.chemmater.6b05184
- Lian, Z., Sakamoto, M., Matsunaga, H., Vequizo, J. J. M., Yamakata, A., Haruta, M. et. al. (2018). Near infrared light induced plasmonic hot hole transfer at a nano-heterointerface. Nature Communications, 9 (1). doi: http://doi.org/10.1038/s41467-018-04630-w
- Erken, O., Gunes, M., Kirmizigul, F., Gumus, C. (2018). Investigation of properties the copper sulfide thin films prepared from different copper salts. Optik, 168, 884–891. doi: http://doi.org/10.1016/j.ijleo.2018.05.031
- Córdova-Castro, R. M., Casavola, M., van Schilfgaarde, M., Krasavin, A. V., Green, M. A., Richards, D., Zayats, A. V. (2019). Anisotropic Plasmonic CuS Nanocrystals as a Natural Electronic Material with Hyperbolic Optical Dispersion. ACS Nano, 13 (6), 6550–6560. doi: http://doi.org/10.1021/acsnano.9b00282
- Lesyuk, R., Klein, E., Yaremchuk, I., Klinke, C. (2018). Copper sulfide nanosheets with shape-tunable plasmonic properties in the NIR region. Nanoscale, 10 (44), 20640–20651. doi: http://doi.org/10.1039/c8nr06738d
- Khlebtsov, N. G. (2008). Optics and biophotonics of nanoparticles with a plasmon resonance. Quantum Electronics, 38 (6), 504–529. doi: http://doi.org/10.1070/qe2008v038n06abeh013829
- Prescott, S. W., Mulvaney, P. (2006). Gold nanorod extinction spectra. Journal of Applied Physics, 99 (12), 123504. doi: http://doi.org/10.1063/1.2203212
- Liu, Y., Gao, D., Xu, M., Yuan, Z. (2018). Multispectral photoacoustic imaging of cancer with broadband CuS nanoparticles covering both near‐infrared I and II biological windows. Journal of Biophotonics, 12 (3). doi: http://doi.org/10.1002/jbio.201800237
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Iryna Yaremchuk, Tetiana Bulavinets
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
