Simulación de plasmones en nanopartículas de oro

Abstract

RESUMEN: Las nanopartículas metálicas poseen una capacidad extraordinaria para transformar energía electromagnética en calor. Sus buenas propiedades ópticas han atraído el interés de la comunidad científica, incluso originando un nuevo campo: la Termoplasmónica [B, 18]. Dedicamos este trabajo al estudio de los plasmones sobre nanopartículas de oro. Históricamente, la caracterización de las propiedades ópticas de las nanopartículas más pequeñas que 10nm ha sido problemática, debido a la escasez de medidas experimentales precisas y modelos cuánticos consistentes. En este trabajo proponemos simular nanopartículas de oro ab initio, con técnicas de primeros [S, 02] y segundos [GI, 16] principios, respetando la naturaleza cuántica de la interacción luz-materia. Además, revisamos el enfoque clásico al problema: la Teoría de Mie. Dividimos el trabajo en tres secciones: I) teoría clásica, II) simulación de las propiedades ópticas del oro sólido con primeros principios y III) simulación de las propiedades ópticas de nanopartículas de oro con segundos principios.

ABSTRACT: Metallic nanoparticles have an extraordinary ability to convert electromagnetic energy into heat. Their fine optical properties have created much interest in the scientific community, leading to a full new topic called Thermoplasmonics [B, 18]. In this document we study the plasmons on gold nanoparticles. Historically, it has been arduous to characterize the optical properties of nanoparticles smaller than 10nm due to the lack of accurate experimental measures and solid quantum models. Here we try to simulate gold nanoparticles ab initio, using first [S, 02] and second [GI, 16] principles methods that take into account the quantum nature of light-matter interactions. Moreover, we revisit the classical take on the problem: Mie’s Theory. We split our work in three sections: I) classical theory, II) simulation of optical properties of bulk gold using first principles and III) simulation of optical properties of gold nanoparticles using second principles.