بررسی خواص اپتیکی نانوساختارهای مکعبی شکل طلا- گرافن به کمک تقریب دوقطبی های مجزا

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه قم، قم

چکیده

در این مقاله خواص نوری نانو مکعب‌های طلا که تعداد لایه‌های متفاوتی از گرافن روی یک یا دو وجه آن لایه نشانی شده، مورد بررسی قرار گرفته و بازده خاموشی(مجموع جذب و پراکندگی) با استفاده از روش تقریب دوقطبی مجزا(DDA) در محدوده میدان دور و نزدیک محاسبه شده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که با افزایش تعداد لایه‌های گرافن از ارتفاع  قله خاموشی به میزان قابل توجهی کاسته می‌شود. ضمن آن‌که با افزایش تعداد لایه‌های گرافن، طول موج قله تشدید پلاسمونی از 516 به 700 نانومتر انتقال به سرخ می‌یابد(این قله ناشی از دوقطبی شکل گرفته در راستای موازی میدان الکتریکی است) درحالی‌که طول موج قله دیگر(مربوط به دوقطبی شکل گرفته در راستای عمود بر میدان الکتریکی) در نزدیکی 230 نانومتر ثابت می‌ماند. همچنین برای یک ضخامت مشخص گرافن، با افزایش اندازه نانومکعب‌های طلا ارتفاع قله‌ها کاهش یافته و پهنای قله‌ها افزایش می‌یابد ولی با تقریب بسیار خوبی طول موج آن ثابت می‌ماند. نتایج این تحقیق می‌تواند در ساخت آشکارسازهای بیولوژیکی در ناحیه مرئی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


1. Jain PK, Huang XH, El-Sayed IH, El-Sayed MA, Noble metals on the nanoscale: Optical and photothermal properties and some applications in imaging, sensing, biology, and medicine, Accounts Chem Res;41(12)( 2008)1578-86.

2. Daniel MC, Astruc D. Gold nanoparticles: assembly, supramolecular chemistry, uantumsize- related properties, and applications toward biology, catalysis, and nanotechnology, Chem Rev;104(1) (2004)293-46.

3.Campion A, Kambhampati P., Surface-enhanced Raman scattering, Chem Soc Rev;27(1998)241-50.

4. Miller MM, Lazarides AA., Sensitivity of metal nanoparticle surface plasmon resonance tothe dielectric environment, J Phys Chem B;109(46)( 2005)21556-65.

5. Prodan E, Radloff C, Halas NJ, Nordlander PA. Hybridization model for the plasmon response of complex nanostructures, Science;302(5644)( 2003)419-22.

6. Fang Z, Liu Z, Wang Y, Ajayan PM, Nordlander P, Halas NJ. Graphene-antenna sand wich Photodetector, Nano Lett;12(7)( 2012)3808-13.

7. Xu W, Ling X, Xiao J, Dresselhaus MS, Kong J, Xu H, et al. Surface enhanced Ramanspectroscopy on a flat graphene surface, P Natl Acad Sci USA;109(24)( 2012)9281-6.

8. Atanasov V, Saxena A., Tuning the electronic properties of corrugated graphene:confinement, curvature, and band-gap opening, Phys Rev B;81(20)( 2010)205409/1-8.

9. Rechberger W, Hohenau A, Leitner A, Krenn JR, Lamprecht B, Aussenegg FR. Opticalproperties of two interacting gold nanoparticles, Opt Commun; 220 (1-3)( 2003)137-41.

10. Karamehmedović M, Schuh R, Schmidt V, Wriedt T, Matyssek C, Hergert W. Comparison of numerical methods in near-field computation for metallic nanoparticles, Opt Express;19(9)( 2011)8939-53.

11. Draine BT, Flatau PJ. User guide to the discrete dipole approximation code DDSCAT 7.2, (2012).

12. Draine BT., In light scattering by nonspherical particles: theory, measurements, and geophysical applications, Academic Press: New York., (2000)131-45

13.Flatau PJ, Draine BT., Fast near field calculations in the discrete dipole approximation for regular rectilinear grids, Opt Express; 20(2)( 2012)1247-52.

14.Draine BT, Flatau PJ., Discrete-diple approximation for scattering calculations, J Opt Soc Am A;11(4)( 1994)1491-9.

15. Palik ED. Handbook of optical constants of solids, Academic Press, New York, (1985).

16.Matkovic A., Chhikara M, Milicevic M,et all., Influence of a gold substrate on the optical properties of grapheme, J App. Phys;117(1)( 2015 )015305.