Comportamiento electromagnético de nanopartículas de oro. Efecto del tamaño

Abstract

RESUMEN: En la actualidad, hay una rama de la nanotecnología que está adquiriendo gran importancia debido a las numerosas aplicaciones que pueden surgir. Esta rama es la nanoplasmónica, que es la rama que estudia la interacción de la radiación electromagnética con las nanopartículas metálicas. Las características de las nanoportículas metálicas, en concreto la posibilidad de excitar resonancias plasmónicas superficiales localizadas, hacen de estas una gran herramienta, con un gran número de aplicaciones en diversos campos, como el de las comunicaciones, energías renovables y el de medicina. El oro, cuyo comportamiento es bien conocido, es capaz de excitar resonancias plasmónicas superficiales localizadas y además es un material biocompatible, hace que sean nanopartículas de este material las que se estén investigando o comenzando a emplear en diversas aplicaciones, como por ejemplo en la espectroscopia Raman de superficie aumentada (SERS), como agente terapéutico, como anticonceptivo, etc…[1-3] Es por eso que en este trabajo, se ha realizado un estudio del comportamiento electromagnético de nanopartículas de oro, y el efecto del tamaño de la partícula en este. Se analiza, para nanopartículas de oro de distintos tamaños, la extinción de la intensidad del haz incidente, las resonancias plasmónicas que aparecen y su origen, como son las distribuciones de energía en el entorno de la nanopartícula y alejados de ella. Los resultados obtenidos muestran como las nanopartículas de radios pequeños tienen un comportamiento similar al de un dipolo eléctrico, ya que aparece una única resonancia, que es la dipolar eléctrica. Al aumentar el tamaño de la partícula se observa cómo se aleja del comportamiento dipolar y comienzan a aparecer resonancias plasmónicas de órdenes superiores, formando patrones de difusión más complejos. Además al aumentar el tamaño, todas las resonancias sufren un desplazamiento hacia longitudes de onda mayores. Respecto a la extinción de la intensidad del haz incidente, para partículas pequeñas predomina el fenómeno de absorción mientras que al aumentar el tamaño de la partícula la dispersión va predominando cada vez más frente a la absorción.

ABSTRACT: Currently, there is a branch of nanotechnology that is gaining great importance due to the applications that can appear from it. This branch is called nanoplasmonic, which is the branch that studies the interaction of electromagnetic radiation with metallic nanoparticles. The characteristics of metal nanoparticles, specifically the ability to excite localized surface plasmon resonances, makes them a great tool with a large number of applications in different fields, such as communications, renewable energy and medicine. Gold, whose behavior is well known, is able to excitate localized surface plasmon resonance and it is also a biocompatible material. These characteristics are the reason why gold’s nanoparticles are being under investigation or beginning to use in multiple applications for instance, in enhanced surface Raman spectroscopy, as a therapeutic agent, agent for contraception……[1-3] That is why in this investigation, we have studied the electromagnetic behavior of gold nanoparticles, and the effect of particle size on this. For gold nanoparticles of various sizes, it analyzes the extinction of the incident intensity beam, the plasmon resonances, when appear, such as energy distributions in the vicinity of the nanoparticle and away from it. The results show that nanoparticles of small radio have a similar behavior of an electric dipole, a single resonance appears corresponding to the electric dipole resonance. By increasing the size of the particle, the dipolar behavior starts to dissapear and begin to appear plasmonic resonances of higher orders to form more complex distribution patterns. In addition to increasing the size, all resonances suffer a shift to larger wavelengths. Regarding the extinction of the incident intensity beam, for small particles the absorption phenomenon is dominant. When the particle size increases the scattering phenomenon start to be dominant.