Simulazione di spettri di dicroismo circolare per nanoparticelle plasmoniche

Plasmon resonance is an oscillatory phenomenon induced on the charge distribution of a metallic nanoparticle, and it lends itself to all applications that generally require local amplification of an electromagnetic field produced by an external source. This amplification can be controlled and modeled through the engineering of the shape of the nanoparticle on which the resonance is induced. The purpose of the following discussion is precisely to deduce how the geometric parameters of the analyzed nanoparticle influence the interaction between an external electromagnetic field and the nanoparticle, specifically analyzing the circular dichroism spectrum. The simulation of the spectra will be carried out by describing the particles as continuous media and using a boundary element method to solve the problem of interaction with the applied electric field. This method allows for a numerical calculation for a structure for which an analytical calculation is not possible. The analyzed nanoparticles, experimentally studied by the S. Parola group (ENS of Lyon), are of two types: a) composed of a gold core in the shape of a double cone with a common base and coated with silver, b) the same shape but entirely made of gold, and they exhibit chirality induced by the synthesis method. The computational analysis is carried out based on the size and aspect ratio of the nanoparticles.

La risonanza plasmonica è un fenomeno oscillatorio indotto sulla distribuzione di carica di una nanoparticella metallica e si presta a tutte le applicazioni che, in generale, richiedono un’amplificazione locale di un campo elettromagnetico prodotto da una sorgente esterna. Tale amplificazione può essere controllata e modellata attraverso l’ingegnerizzazione della forma della nanoparticella su cui si induce la risonanza. Scopo della seguente trattazione è appunto dedurre come i parametri geometrici della nanoparticella analizzata influiscano sulla interazione tra un campo elettromagnetico esterno e la nanoparticella, analizzando in particolare lo spettro di dicroismo circolare. La simulazione degli spettri sarà fatta descrivendo le particelle come mezzi continui e usando un boundary element method per la soluzione del problema di interazione col campo elettrico applicato. Tale metodo consente di effettuare un calcolo numerico per una struttura sulla quale un calcolo analitico non è possibile. Le nanoparticelle analizzate, sperimentalmente studiate dal gruppo di S.Parola (ENS di Lione), sono di die tipi: a) costituite da un core in oro di forma a doppio cono con base in comune e rivestite argento, b) stessa forma ma interamente di oro, e presentano una chiralità indotta del metodo di sintesi. L’analisi computazionale viene effettuata in funzione delle dimensioni e del rapporto d’aspetto delle nanoparticelle.