Rapid formation methods of arrays of randomly distributed Au and Ag nanoparticles, their morphologies and optical characteristics

В.М. Рубіш; В.К. Кириленко; М.О. Дуркот; Л.І. Макар; М.М, Поп; А.А. Тарнай; М.Л. Трунов; С.І. Мудрий; І.І. Штаблавий

doi:10.15330/pcss.22.4.804-810

Автор(и)

В.М. Рубіш Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
В.К. Кириленко Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
М.О. Дуркот Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
Л.І. Макар Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
М.М, Поп Інститут проблем реєстрації інформації НАН України; Ужгородський національний університет
А.А. Тарнай Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
М.Л. Трунов Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
С.І. Мудрий Львівський національний університет ім. І. Франка
І.І. Штаблавий Львівський національний університет ім. І. Франка

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.22.4.804-810

Ключові слова:

наночастинки, неупорядковані масиви наночастинок, спектри пропускання, поверхневий плазмонний резонанс

Анотація

Розроблені методики та оснащення для швидкого формування у вакуумі та на повітрі неупорядкованих масивів наночастинок (НЧ) Au і Ag із заданими морфологією та оптичними характеристиками. Методом швидкого (30-60 с) радіаційного нагрівання плівок золота і срібла (товщиною 4-35 нм) до температур 573-693 К одержані масиви НЧ Au і Ag з розмірами наночастинок від декількох десятків до сотень нанометрів, положення максимуму смуги поверхневого плазмонного резонансу (λ_ППР) яких знаходиться в межах 520-597 нм для НЧ Au і 424-509 нм для НЧ Ag. Встановлено, що середній розмір наночастинок залежить від товщини плівок золота і срібла та температури відпалу. Показано, що сформовані масиви НЧ Au можуть бути використані для дослідження структури нанорозмірних халькогенідних плівок методом поверхнево-підсиленої раманівської спектроскопії.

Посилання

R.K. Chang, Т.Е. Furtak, (1982), Surface enhanced Raman scattering, New York: Plenum Press, pp. 379

М. Moskovits, Surface-enhanced spectroscopy, Rev. Modern Phys. 57(3), 783-826 (1985); https://doi.org/10.1103/RevModPhys.57.783.

I.P. Nabiev, R.G. Efremov, G.D. Chumanov, Giant Raman scattering and its application to the study of biological molecules, Phys. 154(3), 459-496 (1988).

D.M. Kuncicky, S.D. Christesen, O.D. Velev, Role of the micro- and nanostructure in the performance of surface-enhanced Raman scattering suhstrates assembled from gold nanoparticles, Applied Spectroscopy, 59(4), 401-409 (2005); https://doi.org/10.1366%2F0003702053641559.

M.L. Trunov, P.M. Lytvyn, P.M. Nagy, et al. Light-induced mass transport in amorphous chalcogenides/gold nanoparticles composites, Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics, 16(4), 354-361 (2013).

M.L. Trunov, P.M. Lytvyn, P.M. Nagy, et al., Light-induced mass transport in amorphous chalcogenides: Toward surface plasmon-assisted nanolithography and near-field nano imaging, Phys. Status Solidi B., 251(7), 1354-1362 (2014); https://doi.org/10.1002/pssb.201350296.

M.L Trunov, P.M. Lytvyn, V.A. Sterligov, et al., Formation of Nanostructures Upon Photoexcitation of Surface Plasmon Resonance in Nanocomposites Derived from Textured Gold Films and Chalcogenide Glass», Theoretical and Experimental Chemistry, 54(2), 107–113 (2018); https://doi.org/10.1007/s11237-018-9553-y.

V.O. Yukhymchuk, O.M. Hreshchuk, V.M. Dzhagan, et al., Experimental studies and modeling of “starlike” plasmonic nanostructures for SERS application, Phys. Stat. Solidi B., 1800280 (1-8) (2018); https://doi.org/10.1002/pssb.201800280.

A.V. Korotun, A.O. Koval’, A.A. Kryuchyn, V.M. Rubish, V.V. Petrov, I.M. Titov, Nanophoton technologies. Modern state and prospects, Uzhgorod: PE Sabov A.M, 482 p. (2019).

I. Csarnovics, M. Veres, P. Nemec, et al., Surface plasmon enhanced light-induced changes in Ge-Se amorphous chalcogenide-Gold nanostructures, J. Non-Cryst.Solids: X, 6, 100045 (2020); https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2020.120491.

V.M. Rubish, M.O. Durkot, O.M. Hreshchuk, et al., Investigation of the short-range order structure of nanosized chalcogenide films by SERS-method, Mat. Intern. Meeting “Clusters and nanostructured materials (CNM-6)”, Uzhgorod, Ukraine, pp.134-135 (2020).

Т.І. Yasinko, V.O. Yukhymchuk, V.M. Rubish, et al., Raman spectroscopy study of nano-sized amorphous layers of selenium and plasmon structures “Au NPs/ Se film”, Mat. Intern. Meeting “Clusters and nanostructured materials (CNM-6)”, Uzhgorod, Ukraine, pp.326-327 (2020).

V.M. Rubish, O.M. Greshchuk, М.О. Durkot, [et. al.], Structural studies of photosensitive composites “NPs Au/selenium film”, Data recording, storage & processing, 22(4), 12-18 (2020).

M.O. Durkot, V.K. Kyrylenko, A.A. Tarnaj et al. Surface morphology and optical characteristics of arrays of randomly distributed gold nanoparticles Mat. Intern. Meeting “Clusters and nanostructured materials (CNM-6)”, Uzhgorod, Ukraine, pp.209-210 (2020).

L.I. Makar, S. Mudry, V.M. Rubish, et al., ESEM study of surface morphology of arrays of noble metals nanoparticles, Mat. Intern. Meeting “Clusters and nanostructured materials (CNM-6)”, Uzhgorod, Ukraine, pp.114-115 (2020).

M.O. Durkot, V.K. Kyrylenko, P.M. Lytvyn, Formation of arrays of silver nanoparticles of different morphology and their optical characteristics, Abstr. VIII Ukrainian Scientific Conference on Physics of Semiconductors (USCPS-8), Uzhhorod, Ukraine, V.1, pp. 194-195 (2018).

M.O. Durkot, V.K. Kyrylenko, P.M. Lytvyn et al., Formation of Ag nanoparticles arrays and their optical transmittance spectra, Mat. Intern. Meeting “Clusters and nanostructured materials (CNM-5)”, Uzhgorod, Ukraine, pp. 163-164. (2018).

V.V. Petrov, A.A. Kryuchin, V.M. Rubish, , Materials perspective optoelectronic devices, Kiev: Naukova dumka, 335 p. (2012).