Simulação da banda plasmônica de nanopartículas de prata utilizando o MiePlot

Autores

  • Carlos Rodolfo B. L. Souza Instituto de Física - UFF
  • Álvaro Santos Alves Departamento de Física - UEFS https://orcid.org/0000-0002-2606-1229
  • Ernando Silva Ferreira Departamento de Física - UEFS

DOI:

https://doi.org/10.13102/sscf.v17i.7618

Palavras-chave:

teoria de Mie, Nanopartículas de prata, Banda plasmônica

Resumo

Neste trabalho, utilizou-se a teoria de espalhamento de Mie, aplicando a metodologia no cálculo da seção de choque de absorção de nanopartículas de prata com raio de 3 a 17 nm imersas em água. Para tanto, foram deduzidas as séries de Mie para seções de choque de extinção e espalhamento e foi simulado o espectro de absorção com o pacote MiePlot. As simulações mostraram uma intensa faixa no espectro de absorção com picos entre 384 e 396 nm e máxima eficiência para nanopartículas com raio de 9 nm, bem como desvio para o vermelho à medida que o raio das nanopartículas aumenta.

Biografia do Autor

Carlos Rodolfo B. L. Souza, Instituto de Física - UFF

Mestrando em Física no Instituto de Física da UFF.

Álvaro Santos Alves, Departamento de Física - UEFS

Possui graduação (1995) e mestrado (1999) em Física pela Universidade Federal da Bahia e doutorado (2011) pela Universidade Federal Fluminense. Atualmente, ocupa o cargo de professor adjunto da Universidade Estadual de Feira de Santana. Tem experiência na área de Física da Matéria Condensada, com ênfase em modelagem teórico-computacional das propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas de magnetos moleculares. Além disso, atua também em Física Experimental e em Ensino de Física.

Ernando Silva Ferreira, Departamento de Física - UEFS

É graduado no Bacharelado e na Licenciatura em Física pela Universidade Federal de Viçosa (2003). Tem Mestrado (2005) e Doutorado (2010) em Física Aplicada à Medicina e Biologia pela Universidade de São Paulo. É Professor Adjunto da Universidade Estadual de Feira de Santana, membro do Corpo Docente do Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (Polo da UEFS), Coordenador do Laboratório de Física de Materiais, revisor de revistas científicas e Líder do Grupo de Pesquisa Física de Materias, cadastrado no CNPQ. Tem experiência na área de Física, com ênfase em Estruturas Eletrônicas e Propriedades Elétricas de Superfícies; Interfaces e Partículas; Fabricação e Caracterização de Filmes Finos e Nanoestruturados com materiais poliméricos e nanopartículados, atuando principalmente nos seguintes temas: ensino de física, tecnologia de filmes finos, Difração de raios-X(XRD), espectroscopias de fluorescência e UV-vis, interação e imobilização de biomoléculas em substratos sintéticos, sínteses e caracterização de nanopartículas metálicas e semicondutoras por rotas químicas e eletroquímicas, materiais detectores de radiação, estudo de biossensores e sensores de pH.

Referências

L. Schoenmaker, D. Witzigmann, J.A. Kulkarni, et al., mRNA-lipid nanoparticle COVID-19 vaccines: structure and stability. International Journal of Pharmaceutics 601, 120586 (2021).

R. Tenchov, R. Bird, A.E. Curtze, Q. Zhou, Lipid Nanoparticles-From Liposomes to mRNA Vaccine Delivery, a Landscape of Research Diversity and Advancement. ACS Nano 15, (11) 16982 (2021).

Y.C. Cao, R. Jin, C.A. Mirkin, Nanoparticles with Raman spectroscopic fingerprints for DNA and RNA detection. Science297, (5586) 1536 (2002).

M.-C. Daniel, D. Astruc, Gold nanoparticles: assembly, supramolecular chemistry, quantum-size-related properties, and applications toward biology, catalysis, and nanotechnology. Chemical Reviews 104, (1) 293 (2004).

J.Y. Song, B.S. Kim, Biological synthesis of bimetallic Au/Ag nanoparticles using Persimmon (Diopyros kaki) leaf extract. Korean Journal of Chemical Engineering 25, (4) 808 (2008).

J.A. Creighton, D.G. Eadon, Ultraviolet--visible absorption spectra of the colloidal metallic elements. Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 87, (24) 3881 (1991).

P. Mulvaney, Surface plasmon spectroscopy of nanosized metal particles. Langmuir 12, (3) 788 (1996).

A. Slistan-Grijalva, R. Herrera-Urbina, J.F. Rivas-Silva M. Ávalos-Borja, et al., Classical theoretical characterization of the surface plasmon absorption band for silver spherical nanoparticles suspended in water and ethylene glycol. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures 27, (1-2) 104 (2005).

U. Kreibig, M. Vollmer, Optical properties of metal clusters. Berlin: Springer Science & Business Media (2013).

M. Quinten, Optical Properties of Nanoparticle Systems: Mie and Beyond. New Jersey: John Wiley & Sons (2010).

J.P. Wilcoxon, J.E. Martin, P. Provencio, Optical properties of gold and silver nanoclusters investigated by liquid chromatography. The Journal of Chemical Physics 115, (2) 998 (2001).

Y. Liu, C.-yan Liu, L.-bo Chen, Z.-ying Zhang, Adsorption of cations onto the surfaces of silver nanoparticles. Journal of Colloid and Interface Science 257, (2) 188 (2003).

G. Mie, Beiträge zur Optik trüber Medien, speziell kolloidaler Metallösungen. Annalen der Physik 330, (3) 377 (1908).

P. Laven, Simulation of rainbows, coronas and glories using Mie theory and the Debye series. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 89, (1-4) 257 (2004).

P. Moon, D.E. Spencer, The meaning of the vector Laplacian. Journal of the Franklin Institute 256, (6) 551 (1953).

P. Debye, Der Lichtdruck auf Kugeln von beliebigem Material. Annalen Der Physik 335, (11), 57 (1909).

C.G. Gray, Multipole expansions of electromagnetic fields using Debye potentials. American Journal of Physics 46, (2) 169 (1978).

K. Aydin, A. Hizal, On the completeness of the spherical vector wave functions. Journal of Mathematical Analysis and Applications 117, (2) 428 (1986).

J.A. Strattton, Electromagnetic Theory. New Jersey: John Wiley & Sons (2007).

J.R. Reitz, F.Y. Milford, R.W. Christy, Fundamentos da Teoria Eletromagnética. Rio de Janeiro: Campus (1982).

J.D. Jackson, Classical Electrodynamics. 2nd Edition. New Jersey: John Wiley & Sons (1999).

L.-chan Chu, S.-yih Wang, Multipole expansion of the scattering of light from a metal microspheroid. JOSA B 2, (6) 950 (1985).

W. Hergert, T. Wriedt, The Mie theory: basics and applications. Berlin: Springer (2012).

A.H. Harvey, J.S. Gallagher, J.M.H. Levelt Sengers, Revised Formulation for the Refractive Index of Water and Steam as a Function of Wavelength, Temperature, and Density. J. Phys. Chem. Reference Data 27, 761 (1998).

P.B. Johnson, R.W. Christy, Optical Constants of the Noble Metals. Phys. Ver. B6, 4370 (1972).

Downloads

Publicado

2022-04-14

Como Citar

Bomfim Lopes Souza, C. R., Santos Alves, Álvaro, & Silva Ferreira, E. . (2022). Simulação da banda plasmônica de nanopartículas de prata utilizando o MiePlot. Sitientibus Série Ciências Físicas, 17, 1–10. https://doi.org/10.13102/sscf.v17i.7618

Edição

v. 17 (2021)

Seção

Física da Matéria Condensada

Licença

Copyright (c) 2022 Carlos Rodolfo B. L. Souza, Álvaro Santos Alves, Ernando Silva Ferreira

Creative Commons License

Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Sitientibus Série Ciências Físicas é um jornal de acesso aberto, o que significa que todo o conteúdo está disponível gratuitamente e sem custo para o usuário ou sua instituição. Os usuários estão autorizados a ler, baixar, copiar, distribuir, imprimir, pesquisar ou criar links para os textos completos dos artigos desta revista, sem pedir permissão prévia do editor ou do autor. Isso está de acordo com a definição de acesso aberto da BOAI.

Os autores que publicam com esta revista concordam com os seguintes termos:

1. Os autores mantêm os direitos autorais e concedem ao periódico o direito de primeira publicação com o trabalho simultaneamente licenciado sob uma Licença de Atribuição Creative Commons que permite que outros compartilhem o trabalho com um reconhecimento da autoria do trabalho e publicação inicial neste periódico.

2. Os autores podem celebrar acordos contratuais adicionais separados, mas em acordo com a licença supracitada, para a distribuição não-exclusiva da versão publicada do periódico do trabalho (por exemplo, postá-lo em um repositório institucional ou publicá-lo em um livro), com um reconhecimento de sua publicação inicial neste jornal.