Towards stable nanoalloys with plasmons in the UV range

Abstract Noble metals, resistant to oxidation, exhibit localized surface plasmon resonance (LSPR) in the visible range. On the other hand, trivalent metals display LSPR in the UV range but are highly sensitive to oxidation, impacting their plasmonic properties. This project centered upon elaboration of bimetallic nanoparticles (BNPs)/nanoalloys by laser vaporization combining noble metal [silver (Ag)] with trivalent metal [indium (In)] while embedding them in dielectric matrices, their morphological characterization, optical spectroscopy, and comparison with simulations. Our objective was to produce nanoalloys [using laser vaporization in a gas phase condensation process] at the nanoscale that demonstrate stability against oxidation while maintaining UV-range LSPR. The optical response and morphology of these nanoalloys are measured and analyzed using techniques such as Optical Spectroscopy (Spectrophotometry) and Transmission Electron Microscopy (TEM). Experimental data are compared with simulations of pre-existed raw data considering Mie theory in dipolar approximation. To overcome the challenges of coalescence and oxidation of the nanoparticles, they are embedded and protected in matrices, either Alumina (Al2O3) or Silica (SiO2).

I metalli nobili, resistenti all'ossidazione, mostrano una risonanza plasmonica di superficie localizzata (LSPR) nella gamma visibile. D'altra parte, i metalli trivalenti esibiscono LSPR nella gamma UV ma sono altamente sensibili all'ossidazione, influenzando le loro proprietà plasmoniche. Questo progetto si è focalizzato sull'elaborazione di nanoparticelle bimetalliche (BNP) / nanoalloy mediante vaporizzazione laser, combinando un metallo nobile [argento (Ag)] con un metallo trivalente [indio (In)] e incorporandoli in matrici dielettriche, sulla loro caratterizzazione morfologica, spettroscopia ottica e confronto con le simulazioni. Il nostro obiettivo era produrre nanoalloy [utilizzando la vaporizzazione laser in un processo di condensazione in fase gassosa] a livello nanometrico che dimostrassero stabilità contro l'ossidazione mantenendo LSPR nella gamma UV. La risposta ottica e la morfologia di questi nanoalloy sono misurate e analizzate utilizzando tecniche come la Spettroscopia Ottica (Spettrofotometria) e la Microscopia Elettronica a Trasmissione (TEM). I dati sperimentali sono confrontati con simulazioni di dati grezzi preesistenti considerando la teoria di Mie nell'approssimazione dipolare. Per superare le sfide della coalescenza e dell'ossidazione delle nanoparticelle, queste sono incorporate e protette in matrici, sia di Allumina (Al2O3) che di Silice (SiO2).