铁掺杂银纳米粒子的磁响应纳米光子学

纳米结构在光子学中扮演着重要的角色,因为它们可以产生广泛的主动和被动光学效应。例如,银(Ag)纳米粒子(NPs)以其等离子体特性而闻名,可用于淬灭或放大附近荧光团的发光,用于分析物的比色和光谱传感,最后但并非最不重要的是,根据流行的表面增强拉曼散射(SERS)效应,理论上允许灵敏度降低到单分子水平,用于增强吸附有机分子的拉曼散射。

图1所示。

通常,这些现象是通过将银纳米粒子分散在液体溶液中或在衬底上制造银纳米结构来观察到的。然而,在第一种情况下,光学效应是“分布”在整个液体体积上的,随之而来的是信号强度的稀释;在第二种情况下,通常需要耗时和昂贵的制造方法,这是在现实生活中广泛应用基于银纳米粒子的光子器件的问题。

最近的一项研究表明,单个银NP的光学和磁性耦合有助于提高液相中的光子性能,并使银基光子衬底的制造过程变得简单。赋予银NPs磁性的最简单方法是在其晶格中掺杂磁性元素,如铁。然而,在银的晶格中引入铁原子一点也不容易,因为即使在铁非常稀释的情况下,这两种金属之间形成合金的热力学也是不利的。

为了解决这一问题,采用了一种创新的方法,即浸没在液体环境中的双金属Fe-Ag靶的激光烧蚀。通过激光消融溶液合成(LASiS), NPs在不到一微秒的时间尺度上形成,这对于将铁原子冻结在银基体中是理想的。

通过LASiS获得的掺铁银纳米粒子能够在扩展阵列上进行磁组装,其几何形状由外部施加磁场的形状定义。通过这种方法,很容易实现磁性组装和可回收的Fe-Ag NPs阵列,并用于不同样品的重复SERS分析。当Fe-Ag纳米粒子分散在液体中时,可逆磁聚焦也是可能的,由于磁等离子体纳米结构在小体积内的集中,可以获得放大的信号。

本研究对实官方manbetx手机版现各种自组装和可重构的磁光子纳米器件具有启发意义。此外,采用相同的LASiS方法,还证明了其他不混溶元素的固溶体,如铁和金,在纳米医学、信息存储和催化方面具有有趣的机会。

Vincenzo Amendola
帕多瓦大学化学科学系,帕多瓦,意大利

出版

液体激光烧蚀法制备铁银纳米粒子磁组装SERS衬底。
Scaramuzza S, Badocco D, Pastore P, Coral DF, Fernández van Raap MB, Amendola V
2017年5月5日

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