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

JESICA M. J. SANTILLÁN; L. B. SCAFFARDI; F. A. VIDELA ; D. C. SCHINCA

La Plata

Taller; VIII TOPFOT/ III Encuentro de Estudiantes en Óptica y Fotofísica, EEOF, 21 a 24 de mayo de 2012, La Plata, Argentina; 2012

Centro de Investigaciones Ópticas, CIOp

El estudio de nanopartículas (Nps) metálicas de cobre (Cu) es un área de investigación activa, debido a sus amplias aplicaciones potenciales en química, catálisis, ciencia de los materiales, y nanofluídos [1-4].Las propiedades ópticas de 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 Cu. Cuando el tamaño de las Nps está por debajo de 10 nm se debe realizar una corrección por tamaño a la función dieléctrica delos electrones libres, mientras que en 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 mayorespaciamiento 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), energía del gap (Eg), energía de Fermi (EF) y constante de amortiguamiento de los electrones ligados (gb).Por último, usando la aproximación electrostática de la teoría de Mie, incluyendo ambas contribuciones a la función dieléctrica modificada por el tamaño [5-6], fue posible calcular teóricamente espectros de extinción de Nps 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.