Figura 1
Perturbação da densidade eletrônica de uma nanoesfera provocada pela interação com o campo elétrico da radiação excitante. Adaptado com permissão da ref. 22. Copyright 2020 American Chemical Society
Figura 2
Comparação entre espectros de extinção de nanoesferas de Au experimental (linha preta) e obtido por simulações computacionais baseadas em eletrodinâmica clássica (vermelho). A correlação com o dado experimental é feita através da inclusão de dispersão de tamanhos (inserto, vermelho), que descreve muito bem as distribuições de tamanhos das nanopartículas (histograma preto) nos experimentos obtidas por análises de microscopia eletrônica. Reproduzido e adaptado com permissão da ref. 30. Copyright 2020 American Chemical Society
Figura 3
Comparação entre modelo de Drude e dados experimentais para as partes real (A e B) e imaginária (C e D) da função dielétrica de Cu (preto), Ag (vermelho), Au (verde) e Al (azul). O resultado do modelo de Drude considera parâmetros como densidade de elétrons e tempo médio de colisão, que são tabelados.3838 Ashcroft, N. W.; Mermin, N. D.; Física do estado sólido; Cengage Learning: Stamford, 2011. Os dados experimentais para Au, Ag e Cu foram extraídas da compilação de Johnson e Christy, enquanto os dados de Al foram obtidos do trabalho de McPeak et al.3939 McPeak, K. M.; Jayanti, S. V.; Kress, S. J. P.; Meyer, S.; Iotti, S.; Rossinelli, A.; Norris, D. J.; ACS Photonics 2015, 2, 326. Funções dielétricas de diferentes materiais podem ser consultados na referência 40
Figura 4
(A) Parte real da função dielétrica de alguns metais selecionados. A linha tracejada horizontal representa a condição imposta pela
Eq. 5 considerando-se água como ambiente químico em torno da nanopartícula (constante dielétrica igual a 1,77
4444 Hale, G. M.; Querry, M. R.; Appl. Opt. 1973, 12, 555.). (B) Valores da parte imaginária da constante dielétrica nos comprimentos de onda em que a
Eq. 5 é respeitada. (C) Espectros de extinção simulados para nanoesferas de 10 nm de diâmetro para metais selecionados. (D) Ampliação dos espectros de extinção para as nanoesferas de Au e Cu
Figura 5
(A) Espectros de extinção simulados de nanoesferas de Ag de diferentes tamanhos. Os valores das seções de choque de extinção foram normalizados pelo valor de máximo na sequência de espectros. (B) Apresentação em detalhe dos espectros para nanoesferas de Ag de raio 20, 50 e 80 nm. A nanopartícula de raio 80 nm apresenta três bandas plasmônicas, para as quais as densidades de carga na ressonância estão apresentadas em (C), (D) e (E)
Figura 6
Espectros de extinção (preto, linha cheia), absorção (azul, tracejado) e espalhamento (vermelho, tracejado) para nanoesferas de Ag (A e C) e Au (B e D) de 20 nm e 50 nm de raio
Figura 7
(A e B) Espectros de nanobastões de Au (AuNRs) de diferentes razões de aspecto (L/D) que variam de 2 a 5, conforme as cores nas figuras. Em todos os casos D =10 nm. Em (A) a polarização do campo elétrico da radiação incidente é paralela ao eixo principal (direção do comprimento L na figura) do nanobastão, enquanto em (B) é perpendicular. Nas figuras são apresentadas as distribuições de carga calculadas nos comprimentos de onda associados aos modos plasmônicos
Figura 8
(A) Espectros de extinção simulados pelo método DDA para nanoprismas triangulares de Ag com diferentes estruturas criadas pelo corte das pontas (“snip”). (B) Distribuições dos momentos de dipolo para os modos em 460 e 770 nm na estrutura sem corte. Reproduzido e adaptado com permissão da ref. 22. Copyright 2020 American Chemical Society
Figura 9
(A) Espectros de extinção (preto), absorção (azul) e espalhamento (vermelho) simulados pelo método FEM para AgNCs de 50 nm com diferentes graus de arredondamento introduzidos pela substituição das arestas e vértices por cilindros e esferas de raio rc. (B) Distribuições de carga para os modos observados para os AgNCs. Reproduzido e adaptado com permissão da ref. 115. Copyright 2020 American Chemical Society
Figura 10
A) Modelo para sondar o acoplamento óptico entre nanoesferas de Ag. As diferentes configurações neste sistema modelo são descritas pela separação entre superfícies das nanopartículas, g, e direção do campo elétrico relativo ao eixo de separação interpartículas. B) e C) apresentam os espectros de extinção para diferentes espaçamentos g para campo elétrico incidente paralelo e perpendicular, respectivamente, ao eixo que conecta as das partículas
Figura 11
Caracterização morfológica e óptica de nanobastões de ouro. (A) Imagem de microscopia eletrônica de varredura. (B) Imagem de microscopia óptica de campo escuro. (C) Espectros de espalhamento Rayleigh de nanobastões de ouro em pontos contendo dímeros com diferentes orientações. (D-G) Espectros teóricos calculados para um único nanobastão e dímeros com diferentes orientações conforme mostrado nas figuras em destaque. A absorvância média (curva preta) e para um campo elétrico perpendicular (curva azul) e paralelo (curva vermelha) são mostradas. Reproduzida com permissão da ref. 126. Copyright 2020 American Chemical Society
Figura 12
A) Esquema para representar o acoplamento entre os modos plasmônicos em uma nanopartícula, no caso o modo dipolar por simplicidade. De forma semelhante a um diagrama de orbitais moleculares, a interação em fase entre os modos plasmônicos leva a criação de um modo plasmônico de menor energia (ligante), enquanto que a interação fora de fase das ondas plasmônicas cria um modo (antiligante) de maior energia. B) Espectros de extinção de um dímero de nanoesferas de Ag de 25 nm de raio e separação g = 1 nm para duas polarizações da radiação excitante (paralela e perpendicular ao eixo interpartículas). C) Representação, por meio das densidades de carga, dos modos associados de menor energia observados no espectro com acoplamento entre os plasmons de superfície. E) e F) são mapas (em escala logarítmica) da relação entre o campo elétrico local e o campo elétrico da radiação excitante para os dois modos em (C) e (D), respectivamente
Figura 13
(A) Espectros EELS simulados para incidência de feixe de elétrons em diferentes posições (inserto na figura). (B) Mapa da probabilidade de perda de energia para os modos indicados por α, β, γ e δ. As imagens simuladas são comparadas com imagens experimentais. Reproduzido e adaptado com permissão da ref. 133. Copyright 2020 American Chemical Society
Figura 14
(A) Perfil de intensificação do campo elétrico local em função com comprimento de onda no HS de dímeros de AgNSs de diferentes raios. (B) Mapa dos comprimentos de onda de ressonância para o modo plasmônico de menor energia no dímero em função dos parâmetros raio das nanopartículas e distância entre as superfícies, g. Reproduzida com permissão da ref. 141. Copyright 2020 American Chemical Society. (C) Mapas de fatores de intensificação SERS para três comprimentos de onda de radiação incidente: 532, 633 e 785 nm
Figura 15
Simulação dos perfis de intensificação SERS em função do comprimento de onda da radiação incidente para dímeros de AgNSs (preto) e AuNSs (vermelho). Duas separações entre as superfícies das nanoesferas são consideradas: g = 1 nm (linhas cheias) e g = 3 nm (linhas tracejadas)
Figura 16
(A) Representações esquemáticas de nanopartículas de diferentes razões de aspecto formando dímeros: nanoelipsóides (preto) com razão de aspecto AR=b/a=1 e nanoesferas (vermelho) com AR=1. O ângulo θ é utilizado para ambas estruturas para indicar a variação espacial dos fatores de intensificação SERS a partir dos HSs (θ = 0 rad). (B) Dependência espacial dos fatores de intensificação para dímeros de nanoelipsóides (preto) e nanoesferas (vermelho) de Au. As AuNSs apresentam raio de 20 nm e os parâmetros a e b foram escolhidos para apresentar o mesmo volume que as AuNSs. Reproduzido da ref. 147
Figura 17
(A) Esquema ilustrativo da distribuição para um AuNR sobre a superfície de um material suporte. A excitação do modo longitudinal do AuNR leva a criação de uma distribuição de carga espelhada na superfície do suporte. (B) Efeito da alteração da distância (g) entre a superfície de um AuNR (AR=3) e do suporte (superfície de Au) sobre os espectros de absorção e espalhamento. Reproduzida com permissão da ref. 156. Copyright 2020 American Chemical Society
Figura 18
(A) Espectros de absorção de nanocubos de Ag de 60 nm em ar (preto) e depositado sobre vido (vermelho). (B) e (C) apresenta mapas de intensificação de campo elétrico para os modos indicados por I e II, respectivamente, em (A). (D) modelo para interação em fase e fora de fase para os modos dipolar e quadrupolar. Reproduzida com permissão da ref. 76. Copyright 2020 American Chemical Society