Duas oscilações coletivas diferentes de elétrons ocorrendo em nanopartículas de ouro observadas pela primeira vez
p Fig. 1 (a) Diagrama do sistema de medição para observar o processo de decaimento do movimento coletivo de elétrons. O feixe de laser para o microscópio eletrônico de fotoemissão é dividido em dois, e atrasando o tempo do segundo feixe, uma imagem dos elétrons emitidos pelas nanopartículas de ouro são mostradas em alta resolução, como imagens de lapso de tempo. (b) A intensidade de fotoemissão dos modos de ressonância de plasmão dipolo e quadrupolo em função do tempo de atraso entre os pulsos de laser da bomba e da sonda. Estes resultados indicam que a ressonância de plasmão dipolo e quadrupolo existe com diferentes tempos de defasamento. Crédito:Universidade de Hokkaido
p O grupo de pesquisa do Professor Hiroaki Misawa do Instituto de Pesquisa para Ciência Eletrônica, Universidade de Hokkaido e Professor Assistente Atsushi Kubo da Faculdade de Ciências Puras e Aplicadas, Universidade de Tsukuba, observaram com sucesso o tempo de defasagem dos dois tipos diferentes de movimentos coletivos de elétrons gerados na superfície de uma nanopartícula de ouro pela primeira vez no mundo, combinando um laser que emite pulsos de luz ultracurtos com um microscópio eletrônico de fotoemissão. p Quando o ouro é reduzido ao tamanho em escala nanométrica, sua cor é vermelha em vez de ouro. Quando as nanopartículas de ouro são expostas à luz, as oscilações coletivas dos elétrons existentes na superfície localizada do ouro fazem com que a luz vermelha seja fortemente absorvida e dispersa.
p Este fenômeno é denominado Ressonância Plasmonal de Superfície. A cor vermelha dos vitrais também é consequência desse fenômeno. Recentemente, nanopartículas de ouro têm sido amplamente utilizadas em vários campos, como a aplicação em testes de gravidez.
p Essas oscilações coletivas de elétrons na superfície das nanopartículas de ouro causadas pela luz foram consideradas um fenômeno que se sustentou apenas por um tempo extremamente curto, e difícil de medir devido a esta falta.
p Nosso grupo de pesquisa desenvolveu uma metodologia para medir o tempo de defasamento das oscilações coletivas de elétrons que ocorrem na superfície das nanopartículas de ouro, combinando um laser que emite pulsos de luz ultracurtos de alguns femtossegundos (1 femtossegundo =10
-15
segundos), e um microscópio eletrônico de fotoemissão em alta resolução espacial.
p Quando medido por esta técnica, os diferentes tempos de defasagem das duas oscilações coletivas diferentes, a saber, modos de plasmão de superfície dipolo e quadrupolo, poderia ser resolvido e identificado como 5 femtossegundos e 9 femtossegundos, respectivamente.
p A pesquisa usando nanopartículas de ouro como antenas ópticas para coletar luz para células fotovoltaicas e um sistema de fotossíntese artificial que pode dividir a água para obter hidrogênio está progredindo. A medição bem-sucedida do tempo de defasamento das oscilações coletivas dos elétrons é considerada uma diretriz útil no desenvolvimento desses sistemas.
