Spectral and Near-Fields Scattering Characteristics of Two-Layered Metalline Nanoparticles into Absorbing Matrixes
Abstract
Influence of the structure, sizes and composition of two-layered nanoparticles with a silver nanoshell locating into a copper phthalocyanine films on the summary optical response of hybrid nanomaterial was studied theoretically. Investigation of the surface plasmon resonance absorption (SPRA) band and near-field scattering characteristics of two-layered plasmonic nanospheres was made with the use of the Mie theory taking into account matrix absorption and internal size effects. Is was shown that the SPRA band tuning to the exciton absorption bands of the organic matrix may be made by the fitting of reflection index and volume fraction of a dielectric core into metal nanoshells. In visible spectral range the existence of two attenuation peaks with comparable intensities which are sensitive to the changing of optico-geometrics system parameters was established when the strong coupling regime is realized. The results obtained may be used at the development of nanostructured functional elements of nanophotonics, photovoltaics and sensing.
About the Authors
R. A. DynichBelarus
Minsk
A. N. Ponyavina
Belarus
Minsk
References
1. U. Kreibig, M. Volmer. Optical Properties of Metal Clusters, Berlin, Springer (1995)
2. С. И. Лепешов, А. Е. Краснок, П. А. Белов, А. Е. Мирошниченко. УФН, 188, № 11 (2018) 1137—1154
3. J. Hicks, A. Tejeda, A. Taleb-Ibrahimi, M. S. Nevius, F. Wang, K. Shepperd, J. Palmer, F. Bertran, P. Le Fèvre, J. Kunc, W. A. de Heer, C. Berger, E. H. Conrad. Nature Phys., 9, N 1 (2013) 49—54
4. S. Gurung, A. Singh, R. Chari, J. Jayabalan. J. Appl. Phys., 124, N 20 (2018) 204305
5. V. K. Narasimhan, T. M. Hymel, R. A. Lai, Yi Cui. ACS Nano, 9, N 11 (2015) 10590—10597
6. R. Jiang, B. Li, C. Fang, J. Wang. Adv. Mater., 26, N 31 (2014) 5274—5309
7. А. В. Поволоцкая, А. В. Поволоцкий, А. А. Маньшина. Успехи химии, 84, № 6 (2015) 579—600
8. А. Д. Помогайло, А. С. Розенберг, И. Е. Уфлянд. Наночастицы металлов в полимерах, Москва, Химия (2000)
9. А. Д. Помогайло. Успехи химии, 69, № 1 (2000) 60—89
10. A. A. Toropov, T. V. Shubina. Plasmonic Effects in Metal-Semiconductor Nanostructures, Oxford, Oxford University Press (2015)
11. M. Haridas, L. N. Tripathi, J. K. Basu. Int. J. Nanoscience, 10, N 04n05 (2011) 623—627
12. F. Giazotto, F. Taddei, M. Governale, R. Fazio, F. Beltram. New J. Phys., 9 (2007) 439
13. В. С. Лебедев, А. С. Медведев. Квант. электрон., 42, № 8 (2012) 701—713
14. G. A. Wurtz, P. R. Evans, W. Hendren, R. Atkinson, W. Dickson, R. J. Pollard, A. V. Zayats, W. Harrison, C. Bower. Nano Lett., 7, N 5 (2007) 1297—1303
15. S. M. Kachan, A. N. Ponyavina. J. Mol. Struct., 563-564 (2001) 267—272
16. G. P. Shevchenko, A. N. Ponyavina, S. M. Kachan, Z. M. Afanas’eva, V. S. Gurin. J. Appl. Spectr., 70 (2003) 456—464]
17. M. Quinten, J. Rostalski. Part. Part. Syst. Charact., 13 (1996) 89—96
18. A. N. Lebedev, M. Gartz, U. Kreibig, O. Stenzel. Eur. Phys. J. D, 6 (1999) 365—373
19. Q. Fu, W. Sun. Appl. Opt., 40, N 9 (2001) 1354—1361
20. I. W. Sudiarta, P. Chylek. J. Opt. Soc. Am. A, 18, N 6 (2001) 1275—1278
21. W. C. Mundy, J. A. Roux, A. M. Smith. J. Opt. Soc. Am., 64, N 12 (1974) 1593—1597
22. P. Chylek. J. Opt. Soc. Am., 67, N 4 (1977) 561—563
23. R. A. Dynich. J. Opt. Soc. Am. A, 28, N 2 (2011) 222—228
24. M. I. Mishchenko. Opt. Express, 15, N 20 (2007) 13188—13202
25. R. A. Dynich, A. N. Ponyavina, V. V. Filippov. J. Appl. Spectr., 76 (2009) 705—710
26. Р. А. Дынич, А. Н. Понявина, В. В. Филиппов. Опт. и спектр., 110, № 6 (2011) 909—915
27. B. J. Messinger, K. U. von Raben, R. K. Chang, P. W. Barber. Phys. Rev. B, 24, N 2 (1981) 649—657
28. К. Борен, Д. Хафмен. Поглощение и рассеяние света малыми частицами, Москва, Мир (1986)
29. Р. А. Дынич, А. Н. Понявина. Опт. и спектр., 130, № 11 (2022) 1681—1690
30. U. Kreibig, C. V. Fragstein. Z. Physik, 224 (1969) 307—323
31. S. M. Kachan, A. N. Ponyavina. J. Phys.: Cond. Matter, 14 (2002) 103—111
32. A. V. Uskov, I. E. Protsenko, N. A. Mortensen, E. P. O’Reilly. Plasmonics, 9, N 1 (2014) 185—192
33. A. D. Kondorskiy, V. S. Lebedev. J. Russ. Laser Res., 42, N 6 (2021) 697—712
34. T. V. Teperik, V. V. Popov, F. J. Garcia de Abajo. Phys. Rev. B, 69 (2004) 155402
35. Б. Н. Хлебцов, В. А. Богатырев, Л. А. Дыкман, Н. Г. Хлебцов. Опт. и спектр., 102, № 2 (2007) 269—277
36. P. B. Johnson, R. W. Christy. Phys. Rev. B, 6, N 12 (1972) 4370—4379
37. C. C. Leznoff, A. B. P. Lever. Phthalocyanines: Properties and Applications, New York, VCH, 4 (1996)
38. А. Н. Понявина, К. А. Барбарчук, А. Д. Замковец, С. А. Тихомиров. Докл. БГУИР, 19, N 8
Review
For citations:
Dynich R.A., Ponyavina A.N. Spectral and Near-Fields Scattering Characteristics of Two-Layered Metalline Nanoparticles into Absorbing Matrixes. Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii. 2023;90(5):728-737. (In Russ.)