Anisotropic plasmonic nanomaterials

各向异性等离子体纳米材料

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2018-05309
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.11万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2020-01-01 至 2021-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The proposed research program will develop fundamentally novel functional plasmonic nanomaterials. The unique nature of the nanomaterials will originate from their physical and/or chemical anisotropy that will be rationally designed and synthesized. Such anisotropy will lead to a plethora of new physical and chemical phenomena, which will be useful for various applications. The functionalities of novel nanomaterials will arise from localized surface plasmon resonances (LSPR), collective oscillations of conducting electrons in plasmonic nanoparticles, most often excited by illuminating such nanoparticles with a planar light wave. LSPR are responsible for many phenomena, including for example, for bright colors of gold or silver nanoparticle solutions, and have also found numerous applications in optics, biochemistry, spectroscopy, and engineering. A number of normal primitive LSPR modes can exist in a plasmonic nanoparticle. However, only an LSPR with a non-zero electric dipole moment can be excited by a far field optical wave, whereas many other LSPR modes remain unavailable, despite their potentially better spatial distribution in a nanoparticle and excitation energy. This prevents efficient use of the energy of light and needs to be addressed. By creating anisotropic environment near a plasmonic nanoparticle we will be able to induce mixing (hybridization) of normal LSPR modes. These new mixed LSPR modes will be linear combinations of the normal primitive modes, with a non-zero electric dipole moment and can therefore be excited with planar far field light. Spatial distribution of the modes and their energy will be tuned to improve the efficiency of functional light conversion. We will develop theoretical and experimental strategies for the rational design of anisotropic plasmonic nanomaterials, synthesize them and test their performance in thermoplasmonics, photo-catalysis, and hot electron generation. The research program will be interdisciplinary and collaborative in nature. I plan to maintain close contacts with colleagues from other disciplines (electronics, physics, biochemistry), as well as with industrial partners specializing in biomedical and optical devices. This will create very favorable conditions for undergraduate students, graduate students and postdocs to learn, advance their fundamental preparation and knowledge, and to gain comprehensive views and competitive skills. Such model has proven successful over the past 6 years.
拟议的研究计划将从根本上开发新型功能等离子体纳米材料。纳米材料的独特性质将源于它们的物理和/或化学各向异性,这些各向异性将被合理设计和合成。这种各向异性将导致大量新的物理和化学现象,这将有助于各种应用。 新型纳米材料的功能将来自局部表面等离子体共振(LSPR),等离子体纳米颗粒中导电电子的集体振荡,最常见的是通过用平面光波照射这种纳米颗粒来激发。LSPR是许多现象的原因,包括例如,金或银纳米颗粒溶液的明亮颜色,并且还在光学、生物化学、光谱学和工程中发现了许多应用。在等离子体纳米颗粒中可以存在许多正常的原始LSPR模式。然而,只有具有非零电偶极矩的LSPR可以被远场光波激发,而许多其他LSPR模式仍然不可用,尽管它们在纳米颗粒和激发能量中的潜在更好的空间分布。这阻碍了光能的有效利用,需要加以解决。通过在等离子体纳米颗粒附近创建各向异性环境,我们将能够诱导正常LSPR模式的混合(杂交)。这些新的混合LSPR模式将是正常基模的线性组合,具有非零电偶极矩,因此可以用平面远场光激发。模式及其能量的空间分布将被调谐以提高功能性光转换的效率。 我们将开发理论和实验策略,用于合理设计各向异性等离子体纳米材料,合成它们并测试它们在热等离子体,光催化和热电子产生中的性能。 该研究计划将是跨学科和合作的性质。我计划与其他学科(电子学,物理学,生物化学)的同事以及专门从事生物医学和光学器件的工业合作伙伴保持密切联系。这将为本科生、研究生和博士后创造非常有利的学习条件,提高他们的基础准备和知识,获得全面的观点和竞争技能。这种模式在过去六年中取得了成功。

项目成果

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Ianoul, Anatoli其他文献

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知道了