Dependencia angular del acoplamiento plasmónico (sustrato/nanopartícula)

PÉREZ L. A.; CORONADO E A

Córdoba

Congreso; Nano Córdoba 2014; 2014

Una de las áreas dentro de la nanociencia en la que se han realizado avances significativos en los últimos años es la plasmónica. En plasmónica se utilizan sistemas nanoestructurados principalmente de metales nobles o combinados con otros materiales, los cuales al interaccionar con radiación electromagnéica (generalmente luz visible) dan lugar a fenómenos ópticos de tal naturaleza que permiten de alguna manera manipular la luz. Una de las principales características observadas es el confinamiento del campo eléctrico y la exaltación de éste en regiones muy próximas a las nanoestucturas, es decir a un incremento del campo cercano. Esta exaltación del campo induce incrementos en las señales espectroscópicas de sondas fluorescentes o Raman. Una novedosa aplicación de este concepto que combina el control del nanoposicionamiento usando  la microscopia de fuerza atómica (AFM) ha dado lugar una nueva espectroscopia denominada TERS (espectroscopia Raman incrementada por punta), donde se modifica la punta de prueba de un AFM con una nanoestructura metálica y permitiendo así  controlar simultánemanete la distancia entre la punta y el sustrato con precisión nanométrica, como utilizar el confinamiento del campo cercano incrementado en la punta para obtener información espectroscópica con resolución por debajo del límite de difracción de la luz. Si bien esta técnica es promisoria, la dificultad experimental e instrumental ha retardado su desarrollo. Uno de los parámetros a tener en consideración es el ángulo de incidencia de la radiación con respecto a la superficie. Por ejemplo: es conocido que hay una gran dependencia del incremento entre dos nanopartículas con respecto a la polarización de la luz incidente. En este trabajo se realizaron un conjunto sistemático de cálculos electrodinámicos en sistemas modelos conformados por una nanopartícula ubicada a distancias pequeñas (de 1 a 10nm) sobre un sustrato plano, variando el ángulo de incidencia del haz incidente sobre la punta TERS (nanoparticula) cuando es iluminada a 633nm. Se encuentra que el ángulo  óptimo para lograr un incremento máximo del campo cercano es fuertemente dependiente de los materiales que conforman tanto el sustrato como la nanopartícula. Así, para una nanopartícula de oro sobre un sustrato de oro se produce un máximo incremento de campo cuando la radiación incide con un ángulo de 59 grados con   respecto a la normal al sustrato. Cuando el sustrato es modificado por uno de plata este máximo se obtiene para un ángulo de incidencia de 48 grados. El incremento promedio en la zona entre la nanopartícula y el sustrato varía dependiendo de la naturaleza del sustrato, siendo para sustrato aislantes (sílica) y semiconductores ZnO  Si) sensiblemente menor con un ángulo óptimo de incidencia rasante al sustrato. Los resultados obtenidos a partir de los cálculos electrodinámicos son de importancia para el diseño experimental de las configuraciones óptimas y sustratos apropiados en TERS