Efecto del sustrato en la resonancia plasmónica de nanopartículas de oro

Abstract

RESUMEN: Las resonancias plasmónicas superficiales que presentan las nanopartículas metálicas, en concreto las asociadas a nanoesferas y nanorods de oro, son objeto de estudio de numerosos investigadores por la gran cantidad de aplicaciones que presentan en diversos campos como la medicina, la espectroscopia, imagen o las energías renovables entre otros. Estas propiedades dependen de las dimensiones y de la forma de la nanopartícula así como del tipo de medio que las rodea. En trabajos previos se ha observado una discrepancia sistemática entre la frecuencia del plasmón superficial de los nanorods predicha por la teoría de Mie-Gans, y los resultados experimentales. Sin embargo, a nuestro conocimiento, hasta la fecha no se ha realizado un estudio que ahonde en las causas de esta discordancia. En el presente trabajo se ha realizado un estudio sistemático de los espectros de absorción óptica de disoluciones de nanorods de oro de diferentes relaciones de aspecto. Los espectros de absorción experimentales han sido comparados con simulaciones basadas en la teoría de Mie-Gans, en las que se han considerado los diversos parámetros que afectan a la posición y estructura de la resonancia plasmónica. Tras desvelar los parámetros clave que afectan principalmente a la resonancia plasmónica superficial se ha encontrando un buen acuerdo entre simulación y experiencia.

ABSTRACT: The study of surface plasmon resonances (SPR) of metallic nanoparticles, particularly those associated with gold nanorods and nanospheres, is a highly deserving activity in plasmonics due to the large number of applications that SPR presents in a wide variety of applications such as biomedicine, spectroscopy, imaging or renewable energies, among others. The optical properties of metallic nanoparticles depend on both size and shape of the nanoparticles as well as on the surrounding medium. Previous works in this subject report a systematic discrepancy between the SPR frequency of gold nanorods predicted by the Mie-Gans theory, and measured by optical absorption. However, to our knowledge, no study has been carried out to date devoted to unveiling the reasons for such a discrepancy. The present work encompasses a systematic study of the optical absorption spectra of gold nanorod solutions whose particles show different aspect ratios. The measured absorption spectra have been compared with simulations based on the Mie-Gans theory, in which the various parameters affecting the position and band shape of the plasmon resonance absorption are analyzed. We unveiled the key parameters mainly affecting the surface plasmon resonance, and found a fair agreement between theory and experiment for the investigated gold-nanorod solutions.