Propiedades de color de compuestos de nanoesferas de oro y plata

CHRISTIAN D'AMBROSIO; DIANA SKIGIN; MARINA INCHAUSSANDAGUE

Simposio; I Simposio de Modelado Multiescala para Biociencias y Nanomateriales en Argentina (virtual); 2022

Los colores plasmónicos están ganando gran interés por sus posibles aplicaciones, como la decoración de superficies, las pantallas digitales, la detección molecular, los dispositivos ópticos de seguridad y el almacenamiento duradero de datos ópticos [1]. En el caso de nanoestructuras formadas por nanopartículas metálicas (NPs), la resonancia plasmónica depende fuertemente de la distancia entre las NPs (efectos de acoplamiento) y del índice de refracción del medio huésped [2]. Para calcular el color de estructuras densas de NPs, es muy importante emplear un modelo electromagnético adecuado que tenga en cuenta los efectos de acoplamiento. El método Korringa-Kohn-Rostoker (KKR) y su implementación numérica MULTEM2 [3] permiten obtener la reflectancia y transmitancia de cristales fotónicos 3D formados por capas periódicas bidimensionales de esferas metálicas o dieléctricas sumergidas en un medio homogéneo. Además, es muy importante para un correcto calcúlo del color incluir en el modelo una adecuada descripción de la función dieléctrica de los metales [4]. Con el objetivo de diseñar estructuras capaces de producir una amplia paleta de colores sintonizables mediante técnicas no destructivas, se modeló el color reflejado por estructuras formadas por capas de NPs de oro y/o plata centradas en los nodos de una red FCC e incrustado en un material dieléctrico. En particular, se estudiaron estructuras compuestas integramente de esferas de Au, de Ag o diferentes tipos de apilamiento de capas de esferas de Au y Ag. Se observa que las NP de plata contribuyen con colores en la gama azul, mientras que las NP de Au proporcionan tonos de oliva, verde y marrón. Para las estructuras híbridas que incluyen NPs de oro y plata, se logra una paleta cromática más rica, que combina las tonalidades que producen ambos metales. El color producido por una estructura dada depende fuertemente del radio y de la fracción de llenado. Dada esta sensibilidad a los cambios en los parámetros geométricos, estos métodos podrían usarse para diseñar películas con colores ajustables.Referencias1)Kristensen, A., Yang, J., Bozhevolnyi, S., et al., Nat. Rev. Mater, 2017, 2, 16088.2)Ghosh, S., Pal, T., Chem. Rev., 2007, 107, 4797−4862.3)Stefanou, N.,Yannopapas, V., Modinos, A., Comput. Phys. Commun., 2000, 132, 189−196.4)C. D’Ambrosio, M. Inchaussandague, D. Skigin, Plasmonics, 2022, 17, 31–42.