"Influencia de los electrones ligados en la función dieléctrica de Cu y en los espectros plasmónicos subnanométricos"

SANTILLÁN, JESICA MARÍA JOSÉ; SCAFFARDI, LUCÍA BEATRÍZ; VIDELA, FABIÁN ALFREDO; SCHINCA, DANIEL CARLOS

La Plata, Buenos Aires

Taller; VIII TALLER DE ÓPTICA Y FOTOFÍSICA (TOPFOT) - III ENCUENTRO DE ESTUDIANTES EN ÓPTICA Y FOTOFÍSICA (EEOF): "ÓPTICA Y FOTÓNICA EN SISTEMAS AEROESPACIALES"; 2012

Centro de Investigaciones Ópticas

              Las propiedades ópticas de nanopartículas (Nps) metálicas están gobernadas por las características de su función dieléctrica, el tamaño y el ambiente que las rodea.                Este trabajo analiza la contribución separada de los electrones libres y ligados en la función dieléctrica y su influencia en las propiedades ópticas de Nps de cobre (Cu). La contribución de los electrones libres a la función dieléctrica se corrige por tamaño a través de la modificación de la constante de amortiguamiento, para incluir el efecto de las colisiones con el contorno de las partículas alterando el camino libre medio electrónico por debajo de 10 nm.                 Para la contribución de los electrones ligados, se considera que las transiciones de interbanda desde la banda d a la banda de conducción y la densidad electrónica de los estados deben hacerse dependientes del tamaño para tener en cuenta el mayor espaciamiento entre los niveles de energía electrónicos cuando el tamaño de la partícula tiene un radio r < 2 nm.             Teniendo en cuenta estas modificaciones específicas, fue posible ajustar la función dieléctrica compleja de bulk y, de esta manera, determinar los parámetros ópticos de las transiciones interbanda tales como: coeficiente de la contribución de los electrones ligados Qbulk = 2 x 1024, energía del gap Eg = 1.95 eV, energía de Fermi EF = 2.15 eV y constante de amortiguamiento de los electrones ligados gb = 1.15 x 1014 Hz.             Por último, usando la aproximación electrostática de la teoría de Mie, incluyendo ambas contribuciones a la función dieléctrica modificada por el tamaño, fue posible calcular teóricamente espectros de extinción de partículas subnanométricas de Cu y analizar su comportamiento con el tamaño. A partir del ajuste de espectros de extinción experimentales de Nps de estructura core-shell (Cu-Cu2O) generadas por ablación láser ultrarrápida de un blanco sólido en agua, fue posible determinar una distribución de radios y espesores constituyentes de la muestra, mostrando que la Espectroscopía de Extinción Óptica es una muy buena técnica complementaria a la de Microscopía Electrónica de Alta Resolución para partículas nanométricas y subnanométricas.