Комбинированное использование анизотропных нанопризм серебра с различным соотношением сторон для многомодового плазмон-экситонного взаимодействия

Введение

Управление взаимодействием света с веществом - одна из интенсивно исследуемых тем в фотохимической науке [1]. Использование металлических наночастиц было признано способом усиления взаимодействия света с веществом, поскольку они генерируют сильные электромагнитные поля в наноразмерном масштабе при возбуждении резонанса локализованного поверхностного плазмона (LSP). В частности, взаимодействие между LSP и экситоном фотофункциональных молекул привлекает большое внимание из-за возникновения различных полезных оптических явлений, включая огромное усиление излучения [2], подавление фотохимического тушения [3], перенос энергии плазмонного резонанса [4], усиленное расщепление воды [5] и т. д. Antosiewicz et al. классифицировал взаимодействия между металлическими наночастицами и фотофункциональными молекулами на три режима в зависимости от силы взаимодействия:(1) режим усиленного поглощения, (2) режим наведенной прозрачности и (3) режим сильной связи [6]. Сильная связь приводит к расщеплению состояния, в котором смешаны состояния LSP и молекулярного экситона, что проявляется в расщеплении пика экстинкции на длине волны молекулярного резонанса. С другой стороны, в режиме усиленного поглощения компоненты поглощения и рассеяния LSP затухают, тогда как молекулярное поглощение увеличивается за счет передачи энергии от LSP к молекуле. Повышенное молекулярное поглощение нейтрализует компонент затухающего поглощения резонанса LSP, но компонент некомпенсированного затухающего рассеяния остается в виде провала в спектре экстинкции. Режим наведенной прозрачности относится к промежуточному случаю между режимом усиления поглощения и режимом сильной связи. Среди них увеличение поглощения очень важно для разработки высокоэффективных солнечных устройств [7,8,9,10,11]. В частности, увеличение поглощения в широком диапазоне длин волн необходимо для использования широкого солнечного спектра. Однако многоволновая генерация усиленного поглощения за счет взаимодействия между LSP и экситоном никогда не была продемонстрирована. Сообщалось о генерации спектральных провалов на нескольких длинах волн, что было достигнуто за счет использования плазмонных металлических наночастиц в сочетании с двумя разными молекулами красителя, но это явление было приписано осцилляциям Раби в случае сильной связи и не привело к усилению поглощения [12 ]. В другом отчете о плазмон-экситонном взаимодействии на нескольких длинах волн с использованием комбинации молекул цианинового красителя, демонстрирующих две полосы поглощения и металлических наностержней [13], усиление поглощения не было идентифицировано.

В этом исследовании нам удалось улучшить поглощение света на нескольких длинах волн в видимой области за счет взаимодействия между экситоном молекул красителя и LSP-резонансами трех различных типов плазмонных металлических наночастиц. Достижение стало возможным благодаря разработке методики точной настройки длины волны LSP треугольных серебряных нанопризм (AgPR). Кроме того, факторы увеличения поглощения были количественно оценены с использованием усиления флуоресценции, которое произошло в результате взаимодействия экситона молекул красителя с резонансом LSP.

Метод / экспериментальный

Материалы

Воду Milli-Q (удельное сопротивление:18,2 МОм · см) использовали для приготовления всех водных растворов. Толуол был закуплен у Kishida Chemical (Япония). 5,10,15,20-Тетрафенил-21H, 23H-порфирин (TPP), тетрагидроборат натрия (NaBH ₄ ), нитрат серебра (AgNO ₃ ) и полиэтиленимин (PEI) (молекулярная масса ~ 10 000) были приобретены у Fujifilm Wako Pure Chemical (Япония). Дигидрат тринатрийцитрата, гидроксид натрия (NaOH), раствор аммония (NH _3, 28%) и раствор перекиси водорода (H ₂ О ₂ , 30%) были закуплены у Kanto Chemical (Япония). Все химические вещества использовались без дополнительной очистки.

Измерения

Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) и атомно-силовая микроскопия (АСМ, режим постукивания) выполнялись с использованием микроскопа Hitachi HF-2000 и микроскопа Hitachi SPI-3800N-SPA400, соответственно. Спектры экстинкции образцов подложек были измерены с помощью установки нормального пропускания с использованием спектрометра JASCO V-770. Спектры поглощения и рассеяния измерялись спектрометром (JASCO V-770), снабженным интегрирующей сферой, согласно предыдущему отчету [14]. Спектры возбуждения флуоресценции образцов субстратов измеряли на флуоресцентном спектрофотометре JASCO FP-8600. Расчет спектров экстинкции AgPR проводился с использованием метода граничных элементов (МГЭ) с запаздывающими электромагнитными полями для полных уравнений Максвелла [15]. Для получения случайной ориентации AgPR в фазе раствора спектры пропускания усреднялись по всем разрешенным комбинациям поляризации падающего света ( E _x , E _y , E _z ) и ориентации распространения падающего света ( k _x , k _y , k _z ). Геометрические модели показаны в Дополнительном файле 1:Рисунок S1. Диэлектрическая функция серебра была взята из предыдущего отчета Rakic ​​et al. [16].

Синтез AgPR с различными длинами волн резонанса

AgPR с точно настроенными резонансными длинами волн дипольной моды в плоскости (500, 540, 560, 625, 645 и 675 нм) были синтезированы с помощью разработанного нами светоопосредованного метода. Водный раствор (100 мл), содержащий тринатрийцитрат (5 мМ) в качестве защитного агента и NaBH ₄ (0,2 мМ) в качестве восстанавливающего агента вводили в водный раствор (100 мл) AgNO ₃ (1 мМ) на ледяной бане при перемешивании. Смесь дополнительно перемешивали в течение 1 ч, что приводило к образованию наносфер Ag со средним диаметром 11 нм. После того, как водный раствор NaOH (0,2 М, 100 мкл) был введен в коллоидный раствор наносфер Ag (10 мл) для доведения pH до 11,2, светоизлучающие светодиоды (LED) освещались, что приводило к образованию AgPR. В частности, резонансная длина волны дипольного режима в плоскости AgPR была точно отрегулирована путем последовательного облучения светодиодным светом с разными длинами волн:470 ± 5 нм (5800 мкд, 3 × 3 матрицы), 525 ± 5 нм (18000 мкд, 3 × 3 матрицы) и 590 ± 5 нм (50 000 мкд, матрицы 3 × 3) для заданных периодов времени, как показано в таблице 1, тогда как схема облучения показана в дополнительном файле 1:Рисунок S2. Полученные AgPR обозначаются как AgPRs- X . , в котором X обозначает резонансную длину волны.

Подготовка гибридов TPP и AgPR

Для очистки поверхности используется стеклянная подложка (1,5 × 2,0 см ² ) погружали в смешанный водный раствор 30% H ₂ О ₂ и 28% NH ₃ (1/1 =об / об) при 100 ° C в течение 3 ч с последующей промывкой водой Milli-Q. Очищенный субстрат хранили в воде Milli-Q до использования. Подложку модифицировали положительно заряженным PEI, погружая его в водный раствор PEI (4,2 мг / мл) на 1 мин с последующей промывкой водой Milli-Q. Затем положительно заряженный субстрат погружали в коллоидный раствор для электростатической иммобилизации AgPR, которые были заряжены отрицательно из-за оболочки из лимонной кислоты. Погружение продолжалось до тех пор, пока интенсивность экстинкции основной резонансной полосы ЛСП (плоская дипольная мода) не достигла 0,2; полученный таким образом субстрат обозначается как AgPRs- X /стекло. Интенсивность экстинкции LSP AgPR на стеклянной пластине была установлена ​​равной 0,2, чтобы избежать взаимодействия LSP между соседними AgPR, наблюдаемого для более плотных образцов [17]. Для приготовления стеклянной пластины, на которой были иммобилизованы три AgPR (резонансные длины волн LSP 500, 560 и 645 нм) (тройной AgPR / стекло), положительно заряженную стеклянную пластину погружали последовательно в соответствующие коллоидные растворы AgPR до тех пор, пока каждый Интенсивность экстинкции основного резонанса ЛСП достигла 0,1. Толуольный раствор TPP (1,5 мМ) наносили центрифугированием (3000 об / мин, 30 с) на AgPRs- X / стекло и AgPRs-тройное / стекло, что дает гибриды TPP и AgPRs (TPP / AgPRs- X и TPP / AgPRs-тройной). TPP был также нанесен на стеклянную подложку без покрытия в качестве эталона путем нанесения раствора TPP методом центрифугирования на стеклянную подложку, модифицированную PEI (TPP / стекло).

Результаты и обсуждение

Оптические свойства TPP, а также оптические свойства и морфология AgPR

В этом исследовании производное порфирина, TPP (молекулярная структура:рис. 1a), было использовано в качестве фотофункциональной молекулы. Порфирины, синтетические аналоги природных хлорофиллов, часто используются в качестве светоуборочных комбайнов из-за их широкого поглощения в видимой области [18]. Однако коэффициенты поглощения четырех пиков поглощения в области 500–700 нм относительно низкие (Q-полосы, коэффициент поглощения:~ 10 ⁴ M ^-1 см ⁻¹ ), тогда как поглощение около 420 нм довольно сильное (полоса Соре, коэффициент поглощения:> 10 ⁵ M ^-1 см ⁻¹ ). Поэтому мы предприняли попытку усилить поглощение Q-полос с помощью LSP металлических наночастиц. На рис. 1б показаны спектры экстинкции, поглощения и рассеяния ТФФ / стекло. Наблюдались пик экстинкции полосы Соре при 435 нм и четыре пика экстинкции полос Q при 519, 552, 596 и 653 нм [19]. По сравнению с пиками длин волн Q-полос в толуольном растворе TPP (514, 548, 591 и 649 нм, Дополнительный файл 1:Рисунок S3), у TPP / стекла был небольшой сдвиг в красную область. Кроме того, поглощение в полосе Соре сопровождалось заметной составляющей рассеяния. Эти результаты предполагают, что молекулы TPP плотно агрегированы на стеклянной подложке, поскольку сечение рассеяния молекулярных агрегатов пропорционально квадрату объема агрегатов, а красное смещение можно отнести к π-π взаимодействию TPP [20 ]. Для исследования морфологии молекулярных агрегатов измерение АСМ проводилось для ТФП / стекла. Как показано на рис. 1c, поверхность стекла была рассеяна молекулярными агрегатами высотой 7 ± 2 нм и диаметром 108 ± 29 нм.

а Молекулярная структура TPP. б Спектры экстинкции (черная линия), поглощения (красная линия) и рассеяния (синяя линия) ТФФ / стекла. На вставке показано увеличение Q-полос. c АСМ изображение поверхности ТПП / стекла

Крупномасштабный воспроизводимый синтез плазмонных металлических наночастиц, которые генерируют сильный LSP-резонанс на точно настроенных длинах волн, очень желателен для крупномасштабных приложений. Усиление поглощения Q-полос порфиринов, распределенных по макроскопической подложке, является модельным случаем для таких приложений, которые мы опишем в этой работе. Редко сообщалось об удовлетворительной методике получения металлических наночастиц, отвечающей требованиям [21, 22].

Нам удалось синтезировать AgPR, которые в достаточном количестве могут генерировать сильные локальные электромагнитные поля на точно настроенных резонансных длинах волн LSP [17, 23]. Область длин волн, в которой возникает резонанс LSP, соответствует области Q-полосы порфиринов. Наш метод основан на опосредованном светом методе, который был первоначально разработан исследовательской группой Миркина [24, 25]. При приготовлении AgPR синтезируются путем облучения светом стабилизированных цитратом наносфер Ag диаметром менее 10 нм. Горячие электроны и дырки образуются во время затухания резонанса ЛСП при облучении светом. В то время как горячие дырки переносятся на лимонную кислоту, адсорбированную на поверхности Ag, горячие электроны восстанавливают ионы серебра, что приводит к образованию AgPR. Хотя длина волны резонанса LSP в определенной степени контролировалась путем выбора длины волны возбуждающего света, точная настройка никогда не была достигнута с помощью одной длины волны возбуждения в предыдущих отчетах [25,26,27]. В этом исследовании нам удалось подготовить AgPR, демонстрирующие резонансные длины волн LSP с беспрецедентной точностью. Это было достигнуто путем настройки последовательности, длин волн и продолжительности облучения (см. Экспериментальный раздел и таблицу 1) в процессе преобразования наносфер Ag в AgPR. Например, облучение только светом 470 нм привело к образованию AgPR, проявляющих LSP-резонанс при 500 нм. Облучение светом 470 нм с последующим светом 525 нм (при неизменном общем времени облучения) приводило к образованию AgPR со смещенным в красную сторону резонансом LSP. Во время первого процесса облучения светом 470 нм небольшие AgPR были сформированы за счет ориентированной, подобной прикреплению двумерной коалесценции наносфер Ag. При втором облучении светом 525 нм AgPR выросли в процессе созревания Оствальда до определенного размера при потреблении оставшихся наносфер Ag. Таким образом, полученные AgPR генерировали резонанс LSP на точных длинах волн 500, 540, 560, 625, 645 и 675 нм с небольшими стандартными отклонениями (0,6–5 нм, см. Таблицу 1) в наших конкретных условиях. Спектры экстинкции соответствующих коллоидных растворов AgPR, приготовленных пять раз, показаны в дополнительном файле 1:Рисунок S4, который ясно показывает, что наш синтетический метод обладает замечательной воспроизводимостью при генерации резонансов LSP на точных длинах волн. Нормализованные спектры экстинкции и фотография коллоидных водных растворов полученных AgPR представлены на рис. 2а, б соответственно. Все AgPR показали заметную резонансную полосу в пределах 500–700 нм. Путем сравнения длин волн LSP и изображений ПЭМ, которые показаны на рис. 2c, было обнаружено, что полоса резонанса смещалась в красную область с увеличением длины края (AgPRs-500:25 ± 3 нм, AgPRs-540:30 ± 4 нм, AgPRs-560:33 ± 5 нм, AgPRs-625:44 ± 9 нм, AgPRs-645:47 ± 10 нм и AgPRs-675:52 ± 7 нм). Поскольку толщина AgPR, синтезированных фотохимическим методом, почти постоянна при ок. 10 нм, независимо от длины их кромок [28], различие в резонансных длинах волн может быть связано с различием в соотношении сторон (отношение длины кромки к толщине) [29]. Чтобы доказать корреляцию между длиной волны LSP и ее аспектным отношением, мы рассчитали спектры экстинкции, используя BEM для AgPR, имеющих экспериментально полученные длины кромок и фиксированную толщину 10 нм, которые были окружены водной фазой (показатель преломления:1,333) (рис. . 2а). Рассчитанные резонансные длины волн очень хорошо согласуются с экспериментально полученными длинами волн (рис. 2d), что указывает на то, что точное управление резонансной полосой AgPR достигается за счет точного управления соотношением сторон. Экспериментальные спектры экстинкции AgPR несколько шире расчетных. Частично это может быть связано с тем, что в подготовленных AgPR существовало, хотя и узкое, распределение соотношений сторон, а частично потому, что молекулы растворителя (вода) вызвали демпфирование на химической границе раздела [30], оба из которых не были учтены в расчетах.

Характеристика оптических свойств и морфологии AgPR. а Нормализованные спектры экстинкции водных растворов AgPR с разными длинами волн пиков LSP и нормализованные спектры экстинкции, рассчитанные с помощью BEM. б Фотоизображение синтезированных AgPR. c ПЭМ-изображения различных AgPR (i-vi), синтезированных модифицированными фотохимическими методами. г Графики пиков LSP AgPR в зависимости от их соотношений сторон

Взаимодействие между LSP AgPR и экситоном TPP

Чтобы оценить взаимодействие между LSP AgPRs и экситоном TPP в TPP / AgPRs- X спектры экстинкции были измерены для TPP / стекло (в качестве эталона), AgPRs / стекло и TPP / AgPRs- X (Рис. 3). Пунктирными линиями на рис. 3 показаны максимальные длины волн Q-полос, наблюдаемые на TPP / стекле. Резонансные длины волн дипольной моды в плоскости для всех AgPR / стекла были смещены в синий цвет на несколько десятков нанометров по сравнению с таковыми в водной фазе (рис. 2а). Эти сдвиги объясняются изменением показателя преломления среды, окружающей AgPR, от водной фазы к воздуху (показатель преломления:1.000) [31,32,33]. После нанесения раствора TPP на AgPRs- X / стекло, полоса Соре наблюдалась при 436 нм. Кроме того, полосы резонанса LSP были сдвинуты в красную область, что привело к полосе LSP в пределах 500-700 нм для всех AgPR. Эти результаты предполагают, что AgPR были покрыты агрегатами TPP, потому что показатель преломления (приблизительно 1,6) TPP больше, чем у воздуха [18]. Обратите внимание, что заметные пики или провалы наблюдались на длинах волн пиков Q-полосы на полосе резонанса LSP для всех TPP / AgPRs- X . Например, в случае TPP / AgPRs-500, в то время как спектральные провалы наблюдались при 515 и 552 нм, когда резонанс LSP был сильно возбужден, пики наблюдались при 595 и 654 нм в краевой области полосы резонанса LSP. Последние позиции находятся в периферийной области полосы LSP, где электромагнитное поле вокруг AgPR является слабым. Следовательно, связь между резонансом LSP и экситоном TPP является слабой, в результате чего общий спектр напоминает сумму отдельных спектров. С другой стороны, для TPP / AgPRs-675 наблюдались только пики, потому что Q-полосы перекрываются только с периферической областью полосы LSP (рис. 3f), что указывает на неэффективное взаимодействие между LSP и экситоном [34]. На основании этих данных подчеркнем, что сильное взаимодействие между LSP и экситоном, проявляющееся в появлении провалов, эффективно индуцируется только в узкой области длин волн, где сильно возбужден резонанс LSP. Следовательно, требуется совместное использование нескольких AgPR с резонансом LSP на нескольких длинах волн в области Q-диапазона.

Спектры экстинкции. Пунктирные линии на спектрах представляют длины волн пиков поглощения Q-полос ТФП / стекла. а АгПРс-500 / стекло. б АгПРс-540 / стекло. c АгПРс-560 / стекло. г АгПРс-625 / стекло. е АгПРс-645 / стекло. е АгПРс-675 / стекло

В случае, классифицируемом как усиление поглощения, которое представляет собой случай слабой связи, поглощение света, связанное с генерацией экситонов, увеличивается, тогда как ослабление LSP на той же длине волны уменьшается. В результате компонент полного поглощения мало изменяется, поскольку усиление поглощения для генерации экситонов нивелируется уменьшением поглощения в полосе LSP. С другой стороны, суммарная составляющая рассеяния уменьшается, что приводит к провалу в общем спектре экстинкции [6]. В случае сильной связи заметные провалы наблюдаются одинаково как в спектрах поглощения, так и в спектрах рассеяния, поскольку вместо независимых собственных состояний образуются два гибридных состояния, разделенных по энергии. Индуцированная прозрачность представляет собой промежуточный случай между усилением поглощения и сильной связью [6, 35, 36]. Чтобы дополнительно прояснить силу взаимодействия между LSP и экситоном в наших гибридах, мы приводим спектры поглощения и рассеяния TPP / AgPRs- X были измерены (рис. 4) [6, 37, 38]. Хотя заметные провалы наблюдались в области сильного возбуждения LSP в спектрах рассеяния для всех TPP / AgPR- X за исключением TPP / AgPRs-675, провалы в соответствующих спектрах поглощения были менее заметными. Эти наблюдения позволяют предположить, что наши гибриды TPP / AgPRs-500, 540, 560, 625 и 645 находились в режиме усиления поглощения в отношении силы сцепления.

Спектры поглощения (красная линия) и рассеяния (синяя линия). Пунктирные линии на спектрах представляют длины волн пиков поглощения Q-полос ТФП / стекла. а ТПП / АгПРс-500. б ТПП / АгПРс-540. c ТПП / АгПРс-560. г ТПП / АгПРс-625. е ТПП / АгПРс-645. е ТПП / АгПРс-675

Реализация улучшенного поглощения по всем Q-диапазонам

Хотя нам удалось добиться увеличения поглощения в области, где сильно возбужден резонанс LSP, усиление поглощения в более широком диапазоне, охватывающем все Q-полосы, может быть полезным с точки зрения использования солнечного света. Для этого мы гибридизировали TPP и AgPRs-тройной / стекло (обозначается как TPP / AgPRs-ternary). Спектр экстинкции AgPRs-тройка / стекло показан на рис. 5а. Наблюдались три отдельные полосы при 485, 540 и 598 нм, которые были отнесены к полосам резонанса LSP AgPRs-500, 560 и 645 соответственно. Спектр экстинкции тройного TPP / AgPRs-тройника, который показан на рис. 5b, показал четыре провала на длинах волн, соответствующих пикам Q-полосы. Кроме того, как показано на фиг. 5c, хотя заметные четыре провала наблюдались на длинах волн Q-диапазона в спектре рассеяния, эти провалы не появлялись в спектре поглощения. Эти результаты свидетельствуют о том, что сила взаимодействия между LSP AgPRs-500, 560 и 645 и экситонами, генерируемыми во всех длинах волн Q-диапазона, находилась в режиме усиленного поглощения.

а Спектры экстинкции AgPRs-тройка / стекло. Пунктирными линиями показаны пики LSP AgPRs-500 / стекло, AgPRs-560 / стекло и AgPRs-645 / стекло. б Спектры экстинкции AgPRs-тройное / стекло, TPP / AgPRs-тройное и TPP / стекло. c Спектры поглощения и рассеяния ТФП / AgPRs-тройной и ТФП / стекло

Влияние улучшения поглощения на фотодинамику ТЭС

Чтобы количественно исследовать влияние увеличения поглощения на фотодинамику TPP, спектры возбуждения флуоресценции TPP / AgPRs-500, 560, 645 и тройных ( λ _em =720 нм) (рис. 6а). Флуоресцентное излучение этих гибридов было значительно усилено возбуждением в области как Soret, так и Q-полосы по сравнению с TPP / стеклом. Коэффициенты усиления флуоресценции на пиках Q-полосы находились в диапазоне 11–71 (см. Дополнительный файл 1:Рисунок S5a). Усиление флуоресценции из-за резонанса LSP можно отнести к двум механизмам:усилению фотовозбуждения (т. Е. Усилению поглощения), которое индуцируется, когда резонансная полоса LSP перекрывается с длиной волны фотовозбуждения, и ускорением скорости радиационного затухания, которое индуцируется когда резонансная полоса LSP перекрывается с длиной волны флуоресценции. Усиление флуоресценции для возбуждения Q-полос может быть вызвано обоими этими механизмами, поскольку длины волн фотовозбуждения и флуоресценции перекрываются с резонансными полосами LSP TPP / AgPRs-500, 560, 645 и тройных. С другой стороны, флуоресценция также усиливалась в 2,9–6,4 раза при возбуждении полосы Соре (см. Дополнительный файл 1:Рисунок S5a). Вероятно, что это усиление объясняется исключительно увеличением скорости радиационного распада, поскольку в этом случае длина волны возбуждения отделена от основных резонансных полос LSP AgPR. Таким образом, факторы усиления флуоресценции были рассчитаны с использованием спектров возбуждения флуоресценции, нормированных на полосу Соре (435 нм, фиг. 6b), что можно отнести к чистому увеличению поглощения. Средние коэффициенты усиления для Q-полос показаны на рис. 6c, полученные усреднением коэффициентов усиления для соответствующих пиков Q-полос (дополнительный файл 1:рис. S5b). Следовательно, тройной TPP / AgPRs показал усиление поглощения равномерно на всех пиках Q-полосы, в результате чего коэффициент усиления составил 7,4. Этот результат показал, что усиление поглощения на основе плазмон-экситонной связи было достигнуто в широком диапазоне длин волн за счет комбинированного использования AgPR с различными соотношениями сторон, что указывает на полезность нашей техники точной настройки длин волн LSP. Случайно распределенные полидисперсные AgPR также могут усилить поглощение в широком диапазоне, но многие молекулы окажутся вне резонанса с AgPR. Комбинирование AgPR, у которых длина волны резонанса LSP точно настроена на положения пиков молекулярного поглощения, будет наиболее эффективной стратегией при сборе спектра света. Таким образом, наша методика точной настройки перспективна для разработки высокопроизводительных солнечных устройств.

а Измеренные спектры возбуждения флуоресценции. б Нормализованные спектры возбуждения флуоресценции ( λ _em =720 нм). c Средние коэффициенты увеличения абсорбции TPP / стекло, TPP / AgPRs-500, TPP / AgPRs-560, TPP / AgPRs-645 и TPP / AgPRs-тройной. Красные линии указывают на стандартные отклонения для измерений, повторенных три раза

Заключение

Нам удалось синтезировать AgPR с четко определенными резонансными длинами волн, которые можно точно настраивать в широком видимом диапазоне. Разница в резонансных длинах волн объясняется различием их соотношений сторон. Комбинированное использование AgPR с тремя различными соотношениями сторон привело к усилению поглощения по всем Q-полосам, что было продемонстрировано их спектрами экстинкции, поглощения и рассеяния. Кроме того, факторы увеличения поглощения были количественно оценены по спектрам возбуждения флуоресценции, которые продемонстрировали полезность нашего протокола для получения AgPR, демонстрирующих точно настроенные резонансные длины волн LSP, для реализации увеличения поглощения в широком видимом диапазоне длин волн. Таким образом, комбинированное использование AgPR с различными соотношениями сторон имеет большой потенциал для улучшения взаимодействия света и вещества в широком диапазоне длин волн, что открывает путь для производства высокопроизводительных оптоэлектронных устройств, включая солнечные элементы, фотокатализаторы и био-визуализацию. датчики.

Доступность данных и материалов

Все данные, полученные или проанализированные в ходе этого исследования, включены в эту опубликованную статью и файлы с дополнительной информацией к ней.

Сокращения

AFM:

Атомно-силовая микроскопия

AgNO ₃ :

Нитрат серебра

AgPR:

Серебряные нанопризмы

БЭМ:

Метод граничных элементов

H ₂ О ₂ :

Перекись водорода

ИТ:

Наведенная прозрачность

Светодиод:

Светодиод

LSP:

Локализованный поверхностный плазмон

NaBH ₄ :

Тетрагидроборат натрия

NaOH:

Гидроксид натрия

NH ₃ :

Аммиак

PEI:

Полиэтиленимин

ТЕМ:

Просвечивающая электронная микроскопия

TPP:

Тетрафенилпорфирин