intTypePromotion=1
ADSENSE

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:84

82
lượt xem
10
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của đề tài: Khảo sát sự phụ thuộc của số lượng và vị trí của đỉnh cộng hưởng plasmon bề mặt vào hình dạng và kích thước của các hạt và thanh nano kim loại Au và Ag. Các kết quả thực nghiệm được so sánh với một số mô hình lí thuyết đang được sử dụng trên thế giới như Mie, Gans, DDA, SI. Đặc biệt, sử dụng lí thuyết Phiếm hàm mật độ một số kết quả lí thuyết ban đầu của tác giả đã được so sánh với kết quả thực nghiệm.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại

  1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ Hoàng Thị Hiến TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN MÔ HÌNH HÓA HIỆN TƯỢNG SPR CỦA CÁC HẠT NANO KIM  LOẠI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC         
  2. Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại Hà Nội, 2012 Luận văn II
  3. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ Hoàng Thị Hiến MÔ HÌNH HÓA HIỆN TƯỢNG SPR CỦA CÁC HẠT NANO KIM LOẠI Chuyên ngành: Quang học Mã số: 60 44 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC          NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Ngạc An Bang
  4. Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại Hà Nội, 2012 Luận văn II
  5. LỜI CẢM ƠN   Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm  ơn sâu sắc đến  Ts.  Ngạc An Bang  và  Ts.  Hoàng Nam Nhật đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu  và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.  Nhân đây, tôi xin trân trọng cảm  ơn tới quý thầy, cô, chú Bình của Chuyên  ngành Quang học, Bộ môn Vật lí Đại cương và khoa sau Đại học – Trường Đại học  Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạọ điều kiện để tôi học tập và hoàn thành  tốt khóa học. Tôi xin gửi lời biết  ơn đến anh Sái Công Doanh, bạn Tưởng Thị Thanh người   đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong luận văn này.  Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn ở bên cạnh động viên và giúp   đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn này. Mặc dù tôi đã cố  gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả  sự nhiệt tình và năng   lực của mình, tuy nhiên không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được  những đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn.                                                                                                 Hoàng Thị Hiến
  6. Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại Mục lục  Mục lục hình vẽ                                                                                                           .......................................................................................................      I Hình 1.1. Sự kích thích dao động plasmon bề mặt lưỡng cực của hạt   nano..............­ 3 ­                                                                                                            ........................................................................................................      I Mục lục hình vẽ Hình 1.1. Sự kích thích dao động plasmon bề mặt lưỡng cực của hạt  nano..............­ 3 ­ Hình 1.2. Sự tạo thành dao động plasmon bề mặt...      Error: Reference source not found      Hình 1.3. Phổ hấp thụ điển hình của hạt bạc.........            Error: Reference source not found      Hình 1.4. Phổ hấp thụ điển hình của keo vàng........           Error: Reference source not found      Hình 1.5. Thanh nano với hai mode dao động lưỡng cực điện  Error: Reference source  not found Hình 1.6. Phổ hấp thụ điển hình của thanh  vàng . .  .  Error: Reference source not found     Hình 2.1. Mô hình chế tạo hạt nano vàng của quy trình (1)....      Error: Reference source       not found Hình 2.2. Mô tả quy trình chế tạo hạt vàng với chất khử NaBH4......         Error: Reference       source not found Hình 2.3. Mô tả quá trình chế tạo hạt vàng theo thời gian.....       Error: Reference source       not found Hình 2.4.  Quy trình chế tạo mẫu bạc bằng phương pháp hóa khử.     Error: Reference  ..     source not found Hình 2.5. Mô tả quy trình chế tạo hạt bạc với chất khử NaBH4........           Error: Reference       source not found Hình 2.6. Quy trình tạo mầm (seed)..........................                             Error: Reference source not found      Luận văn I
  7. Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại Hình 2.7. Quy trình chế tạo thanh vàng bằng phương pháp tạo mầm  Error: Reference  source not found Hình 2.8. Sơ đồ hình  thành  thanh vàng với chất hoạt hoá CTAB.....        Error: Reference       source not found Hình 2.9.  Sự phản xạ chọn lọc trên một họ mặt phẳng (hkl)  Error: Reference source   not found Hình 2.10. Ảnh chụp thí nghiệm trên hệ máy Siemens D5005  Error: Reference source   not found Hình 2.11.  Sơ đồ thiết bị TEM.................................                                    Error: Reference source not found      Hình 2.12. Sơ đồ quang học của máy quang phổ UV 2450  Error: Reference source not  found Hình 2.13.  Ảnh chụp hệ đo phổ hấp thụ UV­2450 Shimadzu . Error: Reference source   not found Hình 2.14. Phổ hấp thụ của cuvette dùng để đo phổ hấp thụ của keo vàng......         Error:       Reference source not found Hình 3.1.  Ảnh chụp những mẫu vàng khử bằng (SCD)....       Error: Reference source not       found Hình 3.2.  Ảnh chụp những mẫu Au khử bằng NaBH4......         Error: Reference source not       found                                                            Hình 3.3. Ảnh chụp những mẫu vàng khi  khảo sát theo nhiệt độ, thời gian tăng dần từ trái sang phải.     Error: Reference source  ..     not found Hình 3.4. Ảnh chụp những mẫu bạc khử bằng (SCD)......         Error: Reference source not       found Hình 3.5. Ảnh chụp những mẫu bạc khử bằng NaBH4......         Error: Reference source not       found Luận văn II
  8. Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại Hình 3.6. Ảnh chụp dung dịch mầm..........................                            Error: Reference source not found      Hình 3.7. Ảnh chụp mẫu vàng với hệ số AR tăng dần......        Error: Reference source not       found Hình 3.8. Phổ XRD của mẫu hạt vàng khử bằng (SCD)...      Error: Reference source not       found Hình 3.9. Kết quả phân tích phổ XRD của mẫu hạt Au khử bằng (SCD)...........              Error:       Reference source not found Hình 3.10. Phổ XRD của mẫu hạt bạc khử bằng (SCD)...      Error: Reference source not       found Hình 3.11. Kết quả phân tích phổ XRD của mẫu hạt Ag khử bằng (SCD).........            Error:       Reference source not found Hình 3.12. Phổ EDS của mẫu hạt Au chế tạo bằng phương pháp hóa khử.......         Error:       Reference source not found Hình 3.13. Phổ EDS của đế thủy tinh sử dụng trong phép đo phổ EDS và XRD Error:   Reference source not found Hình 3.14. Ảnh của mẫu SCD _Au1……………………………………………….­ 34  ­ Hình 3.15. Ảnh của mẫu SCD _Au3……………………………………………….­ 34  ­ Hình 3.16. Ảnh của mẫu SCD _Au4……………………………………………….­ 35  ­ Hình 3.17. Ảnh của mẫu SCD _Au6……………………………………………….­ 35  ­ Hình 3.18.a. Ảnh TEM của mẫu hạt SCD_Au5........           Error: Reference source not found      Luận văn III
  9. Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại Hình 3.18.b. Phân bố kích thước của mẫu hạt SCD_Au5.  Error: Reference source not       found Hình 19.a. Ảnh TEM của mẫu hạt CR_Au3..............                 Error: Reference source not found      Hình 19.b. Ảnh TEM của mẫu hạt CR_Au3 đã qua xử lí...      Error: Reference source not       found Hình 3.20. Ảnh của mẫu SCD _Ag3..........................                             Error: Reference source not found      Hình 3.21. Ảnh của mẫu SCD _Ag1..........................                             Error: Reference source not found      Hình 3.22. Ảnh của mẫu CR_Ag2.............................                                Error: Reference source not found      Hình 3.23. Ảnh của mẫu CR _Ag3............................                               Error: Reference source not found      Hình 3.24.a. Ảnh TEM của mẫu CR658....................                      Error: Reference source not found      Hình 3.24.b. Ảnh TEM của mẫu CR687....................                      Error: Reference source not found      Hình 3.24.c. Ảnh TEM của mẫu CR696....................                      Error: Reference source not found      Hình 3.24.d. Ảnh TEM của mẫu CR713....................                      Error: Reference source not found      Hình 3.24.e. Ảnh TEM của mẫu CR723....................                      Error: Reference source not found      Hình 3.24.f. Ảnh TEM của mẫu CR728....................                      Error: Reference source not found      Hình 3.25.a. Phổ hấp thụ đã chuẩn hóa của một số mẫu hạt Au khử bằng (SCD).                                                                                       Error: Reference source not found ....................................................................................     Hình 3.25.b. Sự phụ thuộc của  SPR  vào tỷ lệ mol giữa Au3+ và SCD  Error: Reference   source not found Hình 3.26.a. Phổ hấp thụ đã chuẩn hóa của mẫu hạt Au khử bằng  (NaBH4)..........Error: Reference source not found Hình 3.26.b. Sự phụ thuộc của  SPR  vào tỷ lệ mol giữa Au3+ và NaBH4..............                 Error:       Reference source not found Hình 3.27.a. Phổ hấp thụ của những mẫu hạt Au khảo sát theo thời gian.........            Error:       Reference source not found Luận văn IV
  10. Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại Hình 3.27.b. Biểu diễn bước sóng của những mẫu hạt Au theo thời gian khảo sát                                                                                       Error: Reference source not found ....................................................................................     Hình 3.28.a. Phổ hấp thụ đã chuẩn hóa của một số mẫu hạt Ag khử bằng (SCD).                                                                                       Error: Reference source not found ....................................................................................     Hình 3.28.b. Sự phụ thuộc của  SPR  vào tỷ lệ mol giữa Ag+ và SCD .  Error: Reference       source not found Hình 3.29.a. Phổ hấp thụ đã chuẩn hóa  của  mẫu hạt Ag khử bằng (NaBH4). .  Error:       Reference source not found Hình 3.29.b. Sự phụ thuộc của  SPR  vào tỷ lệ mol giữa Ag+ và (NaBH4).................­  47­  Hình 3.30. Phổ hấp thụ đã chuẩn hóa  của một  mẫu hạt Au, Ag khử bằng SCD                                                                                       Error: Reference source not found ....................................................................................     Hình 3.31. phổ hấp thụ đã chuẩn hoá của mẫu thanh vàng ....................................­  49 ­ Hình 3.32.Sự phụ thuộc của vị trí bước sóng cộng hưởng vào  kích thước của hạt  Au đã được so sánh với lý thuyết của Mie.                  ...............     Error: Reference source not found   Hình 3.33. Sự phụ thuộc của vị trí bước sóng cộng hưởng vào  kích thước của hạt  Ag đã được so sánh với lý thuyết của Mie................                  Error: Reference source not found      Hình 3.34. So sánh giữa số liệu thực nghiệm và lí thuyết: ....      Error: Reference source       not found Hình 3.35. Mô hình số lượng hạt nguyên tử                .............     Error: Reference source not found   Hình 3.36. Vị trí đỉnh hấp thụ ngang (transverse mode) theo số nguyên tử.........           Error:       Reference source not found Hình 3.37. Quỹ đạo không định xứ HOMO và LUMO.......         Error: Reference source not       found Luận văn V
  11. Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại Luận văn VI
  12. Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại Mục lục bảng Bảng 2.1. Bảng các mẫu hạt Au đượ c chế tạo bằng phươ ng pháp hóa khử   khi thay đổi tỷ lệ mol gi ữa  HAuCl4 và Na3C6H5O7.......          Error: Reference source not       found Bảng 2.2. Bảng các mẫu hạt Au đượ c chế tạo bằng phươ ng pháp hóa khử,  với chất khử là NaBH4...........................................                                              Error: Reference source not found      Bảng 2.3. Khảo sát quá trình chế tạo hạt nano vàng theo thời gian................                  Error:      Reference source not found Bảng 2.4. Bảng các mẫu hạt Ag đượ c chế tạo bằng phươ ng pháp hóa khử   khi thay đổi tỷ lệ mol gi ữa AgNO 3 và Na3C6H5O7 Error: Reference source not found  Bảng 2.5. Các mẫu hạt Ag chế tạo bằng phương pháp hóa khử sử dụng NaBH4                                                                                       Error: Reference source not found ....................................................................................     Bảng 2.6. Các mẫu thanh vàng chế tạo bằng phương pháp tạo mầm............               Error:      Reference source not found Bảng 3.1. Thông số mạng tinh thể của mẫu hạt Au......         Error: Reference source not      found Bảng 3.2. Thông số mạng tinh thể của mẫu hạt Ag......         Error: Reference source not      found Bảng 3.3. Hệ số AR trung bình của các mẫu thanh Au đã chế tạo  Error: Reference  source not found Luận văn VII
  13. Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại Bảng các kí tự viết tắt Kí hiệu Tên Tiếng Anh AR Aspect ratio SPR Surface plasmon resonance SI Surface Integral DDA Discrete Dipole Approximation Luận văn VIII
  14. Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại LỜI NÓI ĐẦU  Nghiên cứu và chế tạo hạt nano kim loại, đang là một lĩnh vực thu hút rất nhiều sự quan   tâm của các nhà khoa học trên thế giới và trong rất nhiều các lĩnh vực khác nhau ở trong các   ngành khoa học. Do nhiều tính chất ưu việt của nó mà các kim loại khối không thể có. Từ  hàng nghìn năm trước, con người đã biết sử  dụng các hạt nano kim loại, như  chiếc cốc   Lycurgus có chứa các hạt nano vàng và bạc kích thước 70 nm được người La Mã chế tạo vào   khoảng thế kỷ thứ tư trước công nguyên, có màu sắc thay đổi tùy thuộc vào cách người ta nhìn   nó. Kĩ thuật này cũng được sử dụng rộng rãi vào thời Trung Cổ để trang trí các cửa sổ của rất  nhiều nhà thờ ở Châu Âu.  Tuy nhiên, phải đến năm 1857 nhà vật lí người Anh Micheal Faraday đã nghiên cứu  một cách hệ thống và chỉ ra rằng sự đa dạng về mầu sắc của chúng là do sự tương tác của   ánh sáng  với những  hạt  nano kim loại nhỏ. Thật vậy, màu sắc của hạt nano phụ thuộc rất   nhiều vào kích thước và hình dạng của chúng. Ví dụ, ánh sáng phản xạ lên bề mặt vàng ở  dạng khối có màu vàng. Tuy nhiên, ánh sáng truyền qua lại có màu xanh nước biển hoặc   chuyển sang màu da cam khi kích thước của hạt thay đổi. Hiện tượng thay đổi màu sắc như  vậy là do một hiệu ứng gọi là cộng hưởng plasmon bề mặt.   Khi kích thước của vật liệu xuống đến thang nanomet thì vật liệu đó bị chi  phối bởi hiệu  ứng giam cầm lượng tử. Hiệu  ứng giam cầm lượng tử làm cho vật   liệu có tính chất đặc biệt. Trong số  các vật liệu có cấu trúc nano thì các hạt kim   loại có kích thước nano có tính chất đặc biệt được quan tâm, bởi nó có liên quan tới  hệ  điện tử  tự  do. Khi xét tính chất (quang ­ điện ­ từ) của kim loại phụ thuộc vào  kích thước hạt, có hai giới hạn đáng quan tâm: (1) khi kích thước của hạt so sánh   được với quãng đường tự  do trung bình của điện tử  (khoảng một vài chục nano   mét), trạng thái plasma bề   mặt thể hiện các tính chất đặc trưng khi tương tác với   ngoại trường (ví dụ như sóng điện từ ánh sáng); (2) khi kích thước hạt so sánh được   Luận văn 1
  15. Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại với bước sóng Fermi (khoảng dưới 4nm), hệ  điện tử  thể  hiện các trạng thái năng   lượng gián đoạn, gần giống như nguyên tử.   Gần đây, hai loại hạt nano kim loại được quan tâm nghiên cứu nhiều là vàng  (Au) và bạc (Ag). Các hạt nano vàng, bạc được quan tâm nghiên cứu không chỉ  vì  các tính chất đặc biệt của vật liệu nano như  hiệu  ứng bề  mặt, hiệu  ứng cộng   hưởng plasmon….ngoài tính chất trên, hạt nano vàng có khả năng điều trị bệnh ung  thư, còn hạt nano bạc là một vật liệu có tính ứng dụng rất cao, đặc biệt, trong diệt   khuẩn xử lý môi trường và sinh học. Tuy nhiên hiện nay, các kết quả thực nghiệm   và lí thuyết chưa phù hợp với nhau nên tôi quyết định thực hiện đề  tài: “  Mô hình   hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại”  Mục đích của đề  tài: Khảo sát sự  phụ  thuộc của số  lượng và vị  trí của đỉnh   cộng hưởng plasmon bề mặt vào hình dạng và kích thước của các hạt và thanh nano   kim loại Au và Ag. Các kết quả  thực nghiệm được so sánh với một số  mô hình lí  thuyết đang được sử dụng trên thế giới như Mie, Gans, DDA, SI. Đặc biệt, sử dụng   lí thuyết Phiếm hàm mật độ một số kết quả lí thuyết ban đầu của chúng tôi đã được  so sánh với kết quả thực nghiệm. Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn bao gồm ba chương: Chương 1: Tổng quan về hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại Chương 2: Thực nghiệm Chương 3: Kết quả và thảo luận Luận văn 2
  16. Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG SPR CỦA CÁC HẠT NANO  KIM LOẠI 1. 1. Hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt Ta có thể hiểu khái niệm plasmon bề mặt là sự dao động của điện tử tự do ở  bề  mặt của hạt nano với sự  kích thích của ánh sáng tới. Hiện tượng cộng hưởng   plasmon bề  mặt là sự  kích thích các electron tự  do bên trong vùng dẫn, dẫn tới sự  hình thành các dao động đồng pha. Khi kích thước của một tinh thể nano nhỏ hơn   bước sóng của bức xạ tới, hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt xuất hiện.  Khi tần số photon tới cộng hưởng với tần số dao động của electron tự  do  ở  bề  mặt, sẽ xuất hiện hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt. Kim loại có nhiều   điện tử tự do, các điện tử tự do này sẽ dao động dưới tác dụng của điện từ trường   bên ngoài như ánh sáng. Thông thường, các dao động bị dập tắt nhanh chóng bởi các  sai hỏng mạng hay bởi chính các nút mạng tinh thể trong kim loại khi quãng đường   tự  do trung bình của điện tử  nhỏ  hơn kích thước của hạt nano. Nhưng khi kích   thước của hạt nano nhỏ  hơn quãng đường tự  do trung bình của điện tử  thì hiện   tượng dập tắt không còn nữa mà điện tử sẽ dao động cộng hưởng với ánh sáng kích  thích. Khi dao động như  vậy, các điện tử  sẽ phân bố  lại trong  hạt nano làm cho hạt  nano bị phân cực điện tạo thành một lưỡng cực điện. Dao động lưỡng cực của các điện  tử  được hình thành với một tần số   f   nhất định. Hạt nano kim loại trơ  có tần số  cộng hưởng  trong dải ánh sáng nhìn thấy được.  Luận văn 3
  17. Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại Hình 1.1. Sự kích thích dao động plasmon bề mặt lưỡng cực của hạt nano  1.2. Hiện tượng SPR định xứ của các hạt nano kim loại Bản chất của phổ hấp thụ là do hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt [8].   Khi tần số của sóng ánh sáng tới cộng hưởng với tần số dao động plasma của các  điện tử dẫn trên bề mặt hạt vàng, bạc được gọi là hiện tượng cộng hưởng plasma   bề mặt (surface plasmon resonance, SPR) [3, 8]. Ánh sáng được chiếu tới hạt vàng,  bạc dưới tác dụng của điện trường ánh sáng tới, các điện tử  trên bề  mặt hạt vàng,  bạc được kích thích đồng thời dẫn tới một dao động đồng pha( dao động tập thể),   gây ra một lưỡng cực điện ở hạt vàng, bạc (hình 1.2). Hình 1.2. Sự tạo thành dao động plasmon bề mặt Do hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt, phổ hấp thụ của các kim loại   quý hiếm (Au, Ag…) xuất hiện các đỉnh hấp thụ. Khảo sát hiện tượng cộng hưởng  plasmon bề  mặt dựa vào việc khảo sát phổ  hấp thụ  của các mẫu khác nhau. Các  Luận văn 4
  18. Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại kim loại có dạng hạt cầu, bước sóng dao động plasmon phụ  thuộc vào mật độ  các  điện tử, khối lượng điện tử và hằng số điện môi của kim loại [6]. Hiện tượng cộng   hưởng plasmon bề mặt phụ thuộc vào kích thước hạt (theo mô hình của Mie). 2 4 c2m p 0                                                             (1.1) Ne 2 Với  p  là bước sóng của dao động plasmon. 0  là hằng số điện môi của kim loại N là mật độ điện tử M, e lần lượt là khối lượng và điện lượng của điện tử Xem các kim loại có dạng elíp tròn xoay, mô hình Gans chỉ ra rằng, đỉnh cộng  hưởng plasmon bề mặt bị tách ra thành hai nhánh [6]. Theo tính toán của Gans, hệ số  phân cực của thanh vàng dạng elíp tròn xoay là: 4 abc Au m x, y, z                                       (1.2) 3 m 3L x , y , z Au m Trong đó:  a, b, c lần lượt là độ dài theo các trục x, y, z của elíp ( a>b = c). Au  là hệ số điện môi của Au. m  là hằng số điện môi của môi trường. Lx,y,z là hệ số khử phân cực. 1 e2 1 1 e Lx 1 ln                                           (1.3) e2 2e 1 e 1 Lx L y, z                                                               (1.4) 2 e2=1­(b/a)2                                                                     (1.5) Sự dịch vị trí đỉnh hấp thụ phụ thuộc vào: Luận văn 5
  19. Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại 2 2 0 1 p m 1                                                (1.6) L Từ  các phương trình của Gans, trong cùng một môi trường, vị  trí đỉnh cộng   hưởng plasmon thay đổi theo hệ  số  tỷ  lệ  AR (tỷ số giữa chiều dài và chiều rộng)   của thanh. Đỉnh hấp thụ  có sự  dịch chuyển vị  trí và do đó mầu sắc của mẫu cũng   thay đổi. Theo tính toán của Mie cho các hạt dạng cầu, Gans cho thanh dạng elíp tròn   xoay và phương pháp tính gần đúng cho các thanh có dạng hình trụ  (với hai đầu   phẳng hoặc tròn) thì vị  trí đỉnh cộng hưởng plasmon phụ  thuộc vào ba yếu tố  cơ  bản [6, 8]: Thứ  nhất, vị  trí đỉnh cộng hưởng plasmon phụ  thuộc  vào hình dạng kích  thước của kim loại kích thước nano (Lx,y,z) Thứ  hai, vị  trí đỉnh cộng hưởng plasmon phụ  thuộc vào bản chất của chính  vật liệu đó ( phụ thuộc vào hăng số điện môi của vật liệu,  Au ) Thứ  ba, vị  trí đỉnh cộng hưởng plasmon còn phụ  thuộc vào môi trường xung quanh  kim loại đó ( m  hoặc tỷ số  0 / m ) 1.2.1.Vị trí đỉnh cộng hưởng phụ thuộc vào bản chất của vật liệu Các kim loại nano khác nhau hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt cũng  xảy ra khác nhau. Luận văn 6
  20. Mô hình hóa hiện tượng SPR của các hạt nano kim loại 3.0 2.5 2.0 Absorbance (a.u) 1.5 1.0 0.5 0.0 300 400 500 600 700 800 900 Wavelength (nm) Hình 1.3. Phổ hấp thụ điển hình của hạt bạc Với hạt kim loại bạc (Ag) kích thước khoảng 14 nm chỉ bao gồm một đỉnh   hấp thụ  ứng với một mode dao động [10, 13]. Vị  trí đỉnh cộng hưởng plasmon của   hạt bạc nằm trong khoảng 400 nm ( hình 1.3) Tuy nhiên, đối với hạt kim loại vàng (Au), phổ  hấp thụ  gồm một đỉnh cộng   hưởng plasmon bề mặt nằm trong khoảng 520 nm (hình 1.4). Phổ  hấp thụ  của hạt vàng và bạc khác nhau là do hằng số  điện môi của   chúng khác nhau. Hằng số điện môi của vàng lớn hơn của bạc nên bước sóng cộng  hưởng plasmon của vàng cũng dài hơn (theo công thức 1.1). 1.2.2.V ị  trí đỉ nh c ộ ng h ưở ng plasmon ph ụ  thu ộc vào hình d ạ ng, kích   th ướ c Đối với các vật liệu nano kim loại (ví dụ  Au). Phổ  hấp thụ  của vàng nano   khác nhau khi chúng có hình dạng và kích thước khác nhau. Chúng tôi sử dụng phần   mềm với phép gần đúng trong lưỡng cực (DDA) để  tính toán sự  phụ  thuộc vị  trí  đỉnh cộng hưởng vào kích thước thanh đối với các thanh có dạng hình trụ  với hai  đầu phẳng hoặc tròn. Luận văn 7
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2