Stability of Localised Surface Plasmon Resonance of Metal Nanoparticles

Larsen, Mads

4. term (FYS10)

Physics, Master

2019

2019-06-03

61

Denne afhandling undersøger stabiliteten af lokaliseret overfladeplasmonresonans (LSPR) for sølv- (Ag) og kobbernanopartikler (Cu) fremstillet med en magnetron-baseret sputterings-clusterapparatur (MaSCA). LSPR-udviklingen blev fulgt i op til 80 dage for tre partikelstørrelser, på kvarts og på tynde PMMA-film, og ved opbevaring enten i omgivende luft eller i en nitrogenkasse; derudover blev effekten af UV-ozonering undersøgt. De optiske egenskaber blev målt med spektrofotometri. For sølv på kvarts ses en lineær tendens, hvor større partikler udviser mere stabil plasmonisk respons; kun de mindste sølvpartikler viste et fald i plasmonbåndets intensitet på over 25 % over 80 dage, og kun små partikler påvirkes mærkbart af atmosfæren. To ozonerede prøvesæt gav ikke entydige resultater og kræver yderligere studier. Sølv på PMMA var i høj grad stabilt uafhængigt af atmosfære. Kobberpartikler fulgte samme størrelsesafhængige tendens som sølv, hvor kun de mindre var atmosfærefølsomme; ozonering var kun effektiv til at danne et beskyttende lag for større kobberpartikler. Samlet set viser Ag- og Cu-nanopartikler fremstillet med MaSCA en høj LSPR-stabilitet på tværs af atmosfære og substrat, med øget stabilitet for større partikler.

This thesis investigates the stability of the localized surface plasmon resonance (LSPR) of silver (Ag) and copper (Cu) nanoparticles produced by a magnetron sputtering cluster apparatus (MaSCA). LSPR evolution was tracked for up to 80 days for three particle sizes, on quartz and thin PMMA films, and during storage either in ambient air or in a nitrogen box; the effect of UV-ozone treatment was also examined. Optical properties were monitored by spectrophotometry. For silver on quartz, a linear trend was observed in which larger particles exhibit more stable plasmonic responses; only the smallest silver particles showed a decrease in plasmon band intensity greater than 25% over 80 days, and only small particles were noticeably affected by atmosphere. Two ozone-treated sample sets yielded inconclusive outcomes and require further study. Silver on PMMA remained highly stable irrespective of atmosphere. Copper nanoparticles showed the same size-dependent trend as silver, with only smaller particles affected by atmosphere; ozonation was effective in forming a protective layer only for larger copper particles. Overall, Ag and Cu nanoparticles produced by MaSCA display high LSPR stability across atmospheres and substrates, with greater stability for larger particles.

[This summary has been generated with the help of AI directly from the project (PDF)]

LSPR ; Nanoparticle ; Plasmon ; MaSCA

Download
View record in AAU Student Projects