بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق نشان دادهایم که برای نانوذرات طال و نقره، تغییرات تابع دیالکتریک بر حسب طولموج بهویژه در حوالی بیشینهی جذب با مقدار متناظر مربوط به فلز تودهای برابر است. با رسم طیف جذبی نانوذراتی به شعاع 5 تا 30 نانومتر در چند محیط اپتیکی مهم وابستگی SPR به ضریب شکست را بدست آورده و نشان دادهایم که با انتخاب محیط مناسب میتوان SPR را در یک طولموج دلخواه تنطیم کرد.
كلمات كلیدی
نانوذرات طالو نقره، نظریه درود، ضریب شکست، طیف جذبی، طول موج بیشینه
-1 مقدمه
نانوذرات با ابعاد تقریبی 1 تا 100 نانومتر در واقع پلی بین اتمها و مولکولها با جامدات محسوب میشوند. این ذرات از تعداد زیادی الکترونها تشکیل شدهاند که باعث ایجاد خواص جدیدی بسته به شکل و اندازه ذرات میگردند. در این میان نانوذرات فلزی کاربردهای بسیار گستردهتری نسبت به دیگر مواد دار ند بطوری که در اکثر ابزار های اپتیکی زیر طولموجی، اپتیک غیر خطی، دخیرهسااازی دادههای اپتیکی ، طیفساانجی سااطحی ، درمان سااارطان و غیره کاربرد دارند. برخورد نور با ذرات کوچک فلزی به شاادت وابسااته به اندازه، شااکل و ترکیب ذرات با محیط دربرگیرنده آنها ا ست.]1[ در این مقاله واب ستگی ضریب جذب نوری نانوذرات طال، مس و نقره بااه محیط در برگیرنااده برای نااانوذرات بااا قطرهااای مختلف و در محیطهای گوناگون شاابیهسااازی شااده و نتایج حاصااله برای چند محیط مختلف مورد بررسی قرار گرفته است.
-2 بیان مسئله
همانطور که میدانیم در فلز نقره، طال و آلیاژ آنها جذب الکترونهای رسانش اساساً به برانگیزش اولین مد کروی پالسمونهای سطحی محدود می شود، م شروط برآنکه < 5×10−2 که در آن R شعاع ذره و طولموج در محل قله پال سمونی - SPR - ا ست.]2[ ضریب جذب سااامانهای از ذرات کروی را میتوان با اسااتداده از نظریهی مای محاساابه کرد. اگر غل طت حجمی نانوذراتی با شااا عاع R در محیطی با ثا بت دیالکتریک با C نمایش داده شاااود، اولین تقریب - : دو قطبی - در نظریهی مای نتیجهی زیر را میدهد:
در اینجا فرض میشود، این ذرات کروی به شعاع R دارای توزیع همگن با غلطت بسیار کم هستند. ثابت دیالکتریک فلز = 1 + 2 از طریق معادلهی زیر به ثابتهای اپتیکی n وk مربوط میشود:]3[
ب سامد ت شدیدی با شرط کمینه شدن مخرج ک سر در - 1 - بد ست میآید. برای فلزات نجیب 2 در حوالی بستگی زیادی به ندارد و اساساً مقدار آن نزدیک به صدر ا ست. به تبع آن 2 نیز ناچیز ا ست .این نکته در شکل - 1 - به وضوح مالحظه می شود. لذا این شرط منتهی به نتیجهی زیر میشود:
اگر محیط عوض شاااود طبیعی اسااات که 1 نیز تغییر میکند ولی برای تغییرات کوچک میتوان نوشت:]2[
در شاااکل - 1 - با اساااتداده از مقادیر تجربی گزارش شاااده برای ثابت های اپتیکی n و]4[ k، 1 و 2 محاساابه و ترساایم شااده اساات. گسااترهی طولموجی برای نقره 248 تا 497نانومتر معادل با 2/5 تا 5 الکترون ولت و برای طال0/5 تا 6 الکترون و لت م عادل با 207 نانومتر تا 2486 نانومتر انتخاب شااده اساات. تغییرات 1| برای فلز تودهای نقره و طال قابل م شاهده ا ست. همچنین در شکل - 2 - تابع دیالکتریک نانوذرات فلزی این دو فلز آورده شده است.جزئیات بدست آوردن شکل قبال ]5[ گزارش شده ا ست.همانطوری که شکل - 2 - ن شان میدهد بزرگی تغییرات 1 با بزرگی مقدار متناظر آن برای نانوذرات یکسان است.
شکل 1 نمودار ثابت دیالکتریک برای فلز نقره - باال - و طال - پایین -
برای برر سی میزان جابجایی محل قله پال سمونی باتغییر ضریب شک ست محیط؛ ابتدا با استداده از نظریه درود مقادیر 1 و 2 تخمین زده میشود.
در اینجا ∞ تابع دیالکتریک در بسامدهای خیلی زیاد است و تقریبا با مقدار مربوط به فلز تودهای برابر است. اگر میرایی کوچک باشد و شرط ≪ ≪ صاااادا باشاااد، 1 و 2 به شاااکل زیر اساااتخراج میشوند:]3[
-3 محاسبات نرم افزاری
در این بخش تأثیر ضاااریب شاااکسااات و به تبع آن ثابت دیالکتریک محیط بر جاب جاییSPR نانوذرات مورد م طال عه قرار میگیرد. برای این منظور چهارمادهی آب، شی شه - کوارتز - ، سدایر و اک سید تیتانیوم به عنوان محیط دربرگیرنده - ماتریس - انتخاب میشوند. نانوذرات طال با شعاعهای 5 ، 10 ، 15 ، 20 ، 25 و 30 نانومتر جداگانه در هر یک از ماتریسهای مورد نظر قرار داده طیف خاموشااای آنها در محیط نرمافزار تعیین و برای ترسیم و بررسی بیشتر به محیط متلب منتقل میشوند. در شکلهای - 3 - و - 4 - منحنی تغییرات برحسااااب طولموج برای ناانوذرات طال در
شکل 2 بخش حقیقی تابع دیالکتریک برای فلز نقره - باال - و طال - پایین -
3 مرکز پژوهش های صنعتی و معدنی پتروگس،tcpco.conf@gmail.com ، - 0098 - -09104799765
