ガリウムナノ粒子/グラフェン/sicにおけるプラズモニック結合の証拠

グラフェンは、その強い光と物質の相互作用のためにプラズモニクスアプリケーションの有望な材料として浮上しており、そのほとんどは理論的に予測されていますが、まだ実験されていません。したがって、プラズモニックナノ粒子を金属ナノ粒子/グラフェン複合材料を作成するために統合すると、光学から触媒までのさまざまな用途にとって重要な現象が多数重要になります。これらの用途では、各材料成分のプラズモン間の相互作用など、光子ベースの励起の結合、および金属/グラフェンインターフェイスのエネルギーアライメントに依存する電荷ベースの相互作用を明確にすることが重要です。これらの結合された現象は、グラフェンフォノンモードのナノ粒子依存性表面強化ラマン散乱（SERS）によるグラフェンベースの複合材料の活性アプリケーション領域を支えています。この研究では、Ga-nanoparticleに局在する表面プラズモン共鳴とのグラフェン/sicのサポートの結合が明らかになりました。これは、UVを越えて近赤外領域に調整できるため、特に興味深いものです。この研究は、表面がサポートした金属ナノ粒子の合成中のグラフェンに対する進化するプラズモン共鳴の最初の実証であり、したがって、エネルギーシフトがほとんどない減衰共鳴によって明らかにされた理論的に予測されたスクリーニングの証拠を提供します。したがって、ナノプラズモニックアプリケーションのプラズモン共鳴の調整におけるグラフェン/基質ヘテロ接合の役割が示されています。さらに、グラフェンプラズモン特性、電荷移動、およびグラフェン振動モードのSERS間の結合現象が調査されています。

Graphene is emerging as a promising material for plasmonics applications due to its strong light-matter interactions, most of which are theoretically predicted but not yet experimentally realized. Therefore, the integration of plasmonic nanoparticles to create metal nanoparticle/graphene composites enables numerous phenomena important for a range of applications from photonics to catalysis. For these applications it is important to articulate the coupling of photon-based excitations such as the interaction between plasmons in each of the material components, as well as their charge-based interactions dependent upon the energy alignment at the metal/graphene interface. These coupled phenomena underpin an active application area in graphene-based composites due to nanoparticle-dependent surface-enhanced Raman scattering (SERS) of graphene phonon modes. This study reveals the coupling of a graphene/SiC support with Ga-nanoparticle-localized surface plasmon resonance, which is of particular interest due to its ability to be tuned across the UV into the near-IR region. This work is the first demonstration of the evolving plasmon resonance on graphene during the synthesis of surface-supported metal nanoparticles, thus providing evidence for the theoretically predicted screening revealed by a damped resonance with little energy shift. Therefore, the role of the graphene/substrate heterojunction in tailoring the plasmon resonance for nanoplasmonic applications is shown. Additionally, the coupled phenomena between the graphene-Ga plasmon properties, charge transfer, and SERS of graphene vibrational modes are explored.