Tuning van oppervlakplasmonresonantie van metallische nanodeeltjes

Groep: Lumilab

Promotor en begeleiding : Prof. Dirk Poelman

Wanneer metallische nanodeeltjes met een geschikte golflengte belicht worden, dan ontstaat een collectieve oscillatie van de vrije elektronen en een zogenaamde oppervlak-plasmonresonantie. Bij deze golflengte wordt het licht heel sterk geabsorbeerd, waarbij de werkzame doorsnede voor absorptie grootte-ordes groter kan zijn dan de fysische doorsnede van de deeltjes. Dit effect levert een enorm potentieel aan toepassingen, gaande van een verhoogde lichtabsorptie en efficiëntie in zonnecellen tot lokale ‘drug delivery’ in de farmacie, ‘hyperthermale therapie’ voor kankerbehandeling, foto-akoestische medische beeldvorming en chemische sensoren.

De exacte absorptiegolflengte voor plasmonresonantie is afhankelijk van de grootte van de deeltjes (typische deeltjesgroottes zijn tussen 5 en 50 nm), hun vorm, hun samenstelling (die de diëlektrische eigenschappen van de deeltjes bepalen) en omringing. Het effect treedt op in een groot aantal metalen, maar is vooral spectaculair in goud- en zilverdeeltjes.

Het voorgestelde thesisonderwerp heeft tot doel voor een aantal ‘benchmark’ sferische nanodeeltjes de resonantiepiek op te meten en te correleren aan hun fysische eigenschappen. In het bijzonder is het mogelijk om met behulp van ‘Discrete Dipole Approximation Scattering (DDSCAT)’ code het optische gedrag van de deeltjes te modelleren, uitgaande van de bulk-eigenschappen van de metalen en de vorm en grootte van de deeltjes.

Het onderwerp omvat zowel optische metingen, bepaling van structurele eigenschappen (x-stralendiffractie en elektronenmicroscopie) als numerieke simulaties van de optische eigenschappen. Het onderwerp sluit aan bij een onderzoeksproject/doctoraatsonderzoek (in aanvraag) en een samenwerking met de Baptist University of Hong Kong.

Thesis 2015-2016 Lumilab8