Excitación Plasmónica del Modo de Respiración en Nanopartículas Metálicas

FRANCO P. BONAFÉ; BÁLINT ARADI; S. A. PAZ; OSCAR A. DOUGLAS-GALLARDO; THOMAS FRAUENHEIM; C. G. SANCHEZ

Carlos Paz

Congreso; NanoCórdoba 2017; 2017

NanoCórdoba

Con el uso de técnicas espectroscópicas de doble pulso o pump-probe para el estudio de nanopartículas metálicas, se descubrió que sus propiedades ópticas resultas en el tiempo son moduladas por oscilaciones mecánicas [1,2]. El análisis de estos experimentos reveló que los modos radiales de la nanopartícula se excitan coherentemente como consecuencia del pulso laśer inicial. Este fenómeno fue explicado considerando que los electrones calientes transfieren energía a los núcleos muy rápidamente, produciendo una excitación impulsiva de los modos asociados a la expansión radial. Esta hipótesis, ampliamente aceptada, no ha podido confirmarse experimentalmente para nanopartículas pequeñas (diámetro menor a 3 nm) debido a limitaciones de los equipos de medición.En este trabajo, mediante simulaciones computacionales estudiamos la respuesta espectroscópica resuelta en el tiempo de nanopartículas de plata de varios tamaños. Como herramienta se utilizaron dinámicas de Ehrenfest adaptada a al formalismo de density functional tight-binding (DFTB) implementada en el paquete DFTB+ [3]. Se estudiaron nanopartículas de plata de tres tamaños con radios de 1-2 nm, para las cuales se realizó un muestreo térmico con dinámica molecular clásica a 500K. Se simuló la iluminación de las nanopartículas con pulsos de luz láser de 25 fs sintonizada con la frecuencia del plasmón, con intensidad máxima de 0,25 V/Å, siguiendo la dinámica electrónica y nuclear durante ~ 1 ps de simulación. Se calcularon los espectros de absorción para varias frames obtenidas de las dinámicas de Ehrenfest, calculando la matriz densidad del sistema a partir del ground state para cada geometría. Se halló el promedio térmico de los espectros para los tres tamaños de nanopartículas. Encontramos que las propiedades espectrales dinámicas evidencian las oscilaciones mecánicas correctamente, correlacionándose con la excitación impulsiva ultrarrápida y coherente del modo de respiración.REFERENCIAS1. N. Del Fatti, C. Voisin, F. Chevy, F. Vallée, & C. Flytzanis, J. Chem. Phys., 110 (23), (1999), 11484.2. G. V Hartland. Chem. Rev., 111 (2011) 3858?3887.3. B. Aradi, B. Hourahine & T. Frauenheim. J. Phys. Chem. A, 2007, 111, 5678?5684.