Modified Au-based nanomaterials studied by surface plasmon resonance spectroscopy

Abstract

In this work, surface plasmon resonance (SPR) spectroscopy has been employed as a probe to study modifications in nanostructured systems based on Au. Those modifications include a) structural and morphological changes induced by annealing and b) electronic modifications upon X-ray irradiation. The use of SPR spectroscopy to follow the evolution of modifications in nanostructures (especially, in situ and in real time) has been scarcely explored and its study results interesting and relevant for the plasmonic technology. In this first part of the work, we have grown nanostructures from Au films and Au/Fe bilayers which have been later annealed under different conditions. These nanostructures have been characterized morphologically and analyzed by SPR spectroscopy, in order to follow the morphological changes of the systems varying the sample features (i.e., initial thickness) and the annealing conditions. With the purpose of studying changes induced upon X-ray irradiation using SPR as a probe, we have designed and developed a SPR system based on the Kretschmann-Raether configuration compatible with a X-ray absorption spectroscopy (XAS) beamline (SPR-XAS setup). Using this device, a study of the effects of the X-rays on glasses and Co-Phthalocyanines (CoPcs) has been carried out. For the study on glasses, two different types are analyzed: soda-lime and silica substrates, and for the case of the CoPcs, these have been grown varying the film thickness and the growth conditions

En este trabajo se ha empleado la espectroscopía de resonancia de plasmones de superficie (SPR) para estudiar modificaciones en sistemas nanoestructurados basados en Au. Estas modificaciones incluyen a) cambios estructurales y morfológicos inducidos mediante tratamientos térmicos y b) modificaciones electrónicas bajo irradiación con rayos X. El uso de la espectroscopía de SPR para seguir la evolución de modificaciones en nanoestructuras (especialmente, in situ y en tiempo real) ha sido escasamente explorado y su estudio resulta interesante y relevante para el campo de la plasmónica. En la primera parte de este trabajo se ha llevado a cabo la fabricación de nanoestructuras a partir de películas de Au y bicapas Au/Fe tratadas térmicamente bajo diferentes condiciones. Estas nanoestructuras han sido caracterizadas morfológicamente y analizadas mediante espectroscopía de SPR con el fin de estudiar los cambios estructurales inducidos en las muestras al variar parámetros como el espesor y las condiciones del tratamiento térmico. Con el objetivo de estudiar modificaciones inducidas en la materia bajo irradiación con rayos X usando la SPR como sonda, se ha diseñado y desarrollado un sistema experimental de SPR basado en la configuración de Kretschmann-Raether y compatible con la espectroscopía de absorción de rayos X (dispositivo SPR-XAS). Mediante este montaje experimental se han analizado los efectos inducidos por los rayos X en vidrios y en Ftalocianinas de Co (CoPcs), in situ y en tiempo real. Para el caso de los vidrios, dos tipos diferentes han sido empleados como substratos: sodicocálcicos y de sílice. Por otro lado, las CoPcs estudiadas han sido crecidas variando su espesor y las condiciones de crecimiento