Etching and Dimerization: A Simple and Versatile Route to Dimers of Silver Nanospheres with a Range of Sizes

Li, Weiyang; Camargo, Pedro H. C.; Au, Leslie; Zhang, Qiang; Rycenga, Matthew; Xia, Younan

doi:10.1002/ange.200905245

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“…Hier stellen wir eine jüngste Arbeit von Li et al vor, [8] in der ein eleganter Ansatz für die kontrollierte Synthese von Nanokugel-Dimeren mit hohen Ausbeuten sowie die außer-gewöhnlichen SERS-Eigenschaften solcher Strukturen beschrieben werden. Diese Entwicklung ist in der Tat bemerkenswert und sollte den Weg für vertiefende Untersuchungen der Hot-Spot-Strukturen und Verstärkungsmechanismen ebnen.…”

unclassified

“…Anschließende SERS-Studien zeigten für die 80 nm großen Dimere einen Verstärkungsfaktor von ungefähr 10 8 . [8] Der EF wird durch den Vergleich des auf die Konzentration normalisierten SERS-Signals der Raman-Reporter mit ihrer (ebenfalls konzentrationsnormalisierten) Raman-Intensität in der Volumenphase bestimmt [Gl. (6)]:…”

unclassified

“…Es kommt also darauf an, möglichst eng gepaarte Nanopartikel-Dimere herzustellen (z. B. mit einer Subnanometerlücke), [8] die sich aber nicht gegenseitig berühren, sodass in der Lücke noch Platz für das Reportermolekül bleibt.…”

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“…B) TEM-Aufnahme von Ag-Nanokugel-Dimeren, hergestellt aus 47 nm großen Ag-Nanowürfeln (Wiedergabe aus Lit. [8]). …”

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Nanopartikelcluster: SERS im Rampenlicht

Jin

2010

Angewandte Chemie

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[2a] Seit diesen anfänglichen Studien hat die oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie die Molekülspektroskopie revolutioniert, und das Gebiet erlebte in den 80er Jahren einen beträchtlichen Aufschwung. Der SERS-Effekt war ursprünglich an elektrochemisch aufgerauten Metalloberflächen (in Form von Elektroden) entdeckt worden, und spätere Arbeiten fanden dann, dass auch kolloidale Metall-Nanopartikel (insbesondere Silber und Gold) als gute Raman-Verstärker fungieren. Allerdings waren die Silber-und Gold-Nanopartikel, die man in den 80er Jahren herstellen konnte, recht heterogen bezüglich ihrer Größe und Form, sodass eine tiefgehende Studie des Verstärkungs-mechanismus nicht möglich war. Die Schwierigkeiten, die man auf der experimentellen Seite hatte, waren indes kein Hindernis für die Einführung einer detaillierten SERSTheorie.[2] Zwei Mechanismen sind derzeit allgemein akzeptiert: elektromagnetische (EM) Verstärkung und "chemische" Verstärkung.Wir wollen den EM-Mechanismus hier kurz skizzieren. Bei einem spontanen Raman-Prozess ist die Intensität der Raman-Streuung proportional zu dem im Molekül induzierten Dipolmoment (m ind ), der wiederum proportional zur Polarisierbarkeit des Moleküls (a) und der elektrischen Feldstärke (E) ist [Gl. (1)]:Ein Laserstrahl ist stark gebündelt und eng fokussiert und erzeugt damit ein elektrisches Feld mit sehr hoher Amplitude, das die inhärente Schwäche der Raman-Streuung kompensiert [Gl. (2); I ist die Intensität des Laserstrahls]:Mit der Einführung von Laserquellen in den 60er Jahren wurde auch die Raman-Spektroskopie wieder interessant, und die Technik wurde zunehmend praxistauglich. Der EM-Verstärkungsmechanismus beruht auf dem intensiven EM-Feld an der Nanopartikeloberfläche, das durch die Wechselwirkung des Partikels mit Licht erzeugt wird. Der Prozess lässt sich wie folgt veranschaulichen: Beim Auftreffen des Laserstrahls auf dem Metall-Nanopartikel werden Oberflächenplasmonen (z. B. ein dipolares Plasmon) erzeugt; wenn die Laserfrequenz (oder Wellenlänge) mit der Plas-

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Nanopartikelcluster: SERS im Rampenlicht

Jin

2010

Angewandte Chemie

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“…Reproducible fabrication of such a gap is difficult to achieve with top-down lithographic methods. Nanoscale interparticle gaps between plasmonic antennae localize intense electromagnetic (EM) hotspots (23,24), which are useful for a host of enhanced nano-optical effects that depend on the intensity and gradient of the local EM field (25,26). One of the most well-studied nanooptical effects is surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS), where the Raman scattering of adsorbed molecules is enhanced by the proximity to intense local fields.…”

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confidence: 99%

Oriented assembly of polyhedral plasmonic nanoparticle clusters

Henzie

Andrews

Ling

et al. 2013

Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.

123

118

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Shaped colloids can be used as nanoscale building blocks for the construction of composite, functional materials that are completely assembled from the bottom up. Assemblies of noble metal nanostructures have unique optical properties that depend on key structural features requiring precise control of both position and connectivity spanning nanometer to micrometer length scales. Identifying and optimizing structures that strongly couple to light is important for understanding the behavior of surface plasmons in small nanoparticle clusters, and can result in highly sensitive chemical and biochemical sensors using surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). We use experiment and simulation to examine the local surface plasmon resonances of different arrangements of Ag polyhedral clusters. High-resolution transmission electron microscopy shows that monodisperse, atomically smooth Ag polyhedra can selfassemble into uniform interparticle gaps that result in reproducible SERS enhancement factors from assembly to assembly. We introduce a large-scale, gravity-driven assembly method that can generate arbitrary nanoparticle clusters based on the size and shape of a patterned template. These templates enable the systematic examination of different cluster arrangements and provide a means of constructing scalable and reliable SERS sensors.nanocrystal | self-assembly | plasmonics | nanopatterning T he ability to control the arbitrary position, orientation, and connectivity of colloidal building blocks with nanoscale precision is an objective of materials research that is critical for advances in fields including electronics, energy harvesting/conversion, optics, and biosensing (1-4). Additionally, many barriers in our understanding of fundamental nanoscale phenomena are frequently overcome by ever more precise tools to manipulate the processes and organization of matter across extended and multiple-length scales (5, 6). The impact of new tools is particularly apparent in the field of plasmonics, which uses the collective excitations of free electrons in nanoscale metallic structures and periodically structured composites to control and manipulate light at deeply subwavelength scales (7-9). Experiment and simulation show that the subtle differences in the size, geometry, and spacing of metal nanostructures strongly impact their optical properties (10-13). However, to accurately and reproducibly fabricate structures using top-down tools is limited by the challenge of controlling nanoscale materials dimensions that depend on the crystallinity and surface roughness of materials (14-16).Noble metal nanoparticles can be synthesized in a variety of shapes with exceptional monodispersity (17, 18) and self-assembled into complex, ordered structures (19-21). The outcome of the assembly process depends on particle shape, size, relevant particle interactions, and external driving forces (22). Because their surfaces are atomically smooth, polyhedral nanocrystals can form interparticle gaps with distinct, flat interfaces that are below 2 ...

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Surface‐Enhanced Raman Scattering‐Based Bioimaging

Tian

Singamaneni

2014

Nanotechnology for Biomedical Imaging and Diagnostics

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Etching and Dimerization: A Simple and Versatile Route to Dimers of Silver Nanospheres with a Range of Sizes

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Nanopartikelcluster: SERS im Rampenlicht

Nanopartikelcluster: SERS im Rampenlicht

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