Impact of supporting nanometric membranes on the thermo-optical dynamics of individual plasmonic nanodisks
Source abstract
Abstract
The thermal dynamics and transient optical response of individual gold nanodisks supported on thin silicon nitride membranes were investigated using optical time-resolved pump-probe spectroscopy and finite-element modeling. The effect of reducing the membrane thickness from 50 nm to 15 nm on the nanodisk thermal dynamics was explored. A significant deceleration of the nanodisk cooling kinetics was observed, and linked to a quasi-two-dimensional heat diffusion process within the 15 nm thick membrane, without detectable modification of its thermal conductivity. Systematic measurements involving different optical probe wavelengths additionally revealed the contribution of indirect membrane heating to the measured time-resolved signals, an effect particularly pronounced in the spectral range where direct optical heating of the nanodisk induces minimal ultrafast modifications of its extinction cross-section.
Source: openalex_inverted_index · Quality: candidate unverified · Source record ↗
Research context
OpenAlex topics: Thermal Radiation and Cooling Technologies · Advanced Thermodynamics and Statistical Mechanics · Gold and Silver Nanoparticles Synthesis and Applications
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Université de Lyon, CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, Institut Lumière Matière, F-69622 Villeurbanne, France
Université Paris-Saclay, CEA, CNRS, NIMBE, 91191 Gif-sur-Yvette, France
Institut Universitaire de France (IUF), France
Funding
Agence Nationale de la Recherche
References (72)
Show source-provided references
1. Cahill · J. Appl. Phys. · 2003 · 93 · 79310.1063/1.1524305 ↗
2. Cahill · Appl. Phys. Rev. · 2014 · 1 · 01130510.1063/1.4832615 ↗
3. Pop · Proc. IEEE · 2006 · 94 · 158710.1109/JPROC.2006.879794 ↗
4. Snyder · Nat. Mater. · 2008 · 7 · 10510.1038/nmat2090 ↗
5. Baffou · Nat. Mater. · 2020 · 19 · 94610.1038/s41563-020-0740-6 ↗
6. Swartz · Appl. Phys. Lett. · 1987 · 51 · 220010.1063/1.98939 ↗
7. Swartz · Rev. Mod. Phys. · 1989 · 61 · 60510.1103/RevModPhys.61.605 ↗
8. Chen · J. Heat Transfer · 1996 · 118 · 53910.1115/1.2822665 ↗
9. Siemens · Nat. Mater. · 2010 · 9 · 2610.1038/nmat2568 ↗
10. Minnich · Phys. Rev. Lett. · 2011 · 107 · 09590110.1103/PhysRevLett.107.095901 ↗
11. Koh · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phy · 2007 · 76 · 110.1103/PhysRevB.76.075207 ↗
12. Wilson · Nat. Commun. · 2014 · 5 · 110.1038/ncomms6075 ↗
13. Schmidt · Rev. Sci. Instrum. · 2009 · 80 · 09490110.1063/1.3212673 ↗
14. Regner · Nat. Commun. · 2013 · 4 · 164010.1038/ncomms2630 ↗
15. Dilhaire · J. Appl. Phys. · 2011 · 110 · 11431410.1063/1.3665129 ↗
16. Grauby · ACS Photonics · 2022 · 9 · 373410.1021/acsphotonics.2c01361 ↗
17. Lee · J. Appl. Phys. · 1997 · 81 · 259010.1063/1.363923 ↗
18. Hu · Chem. Phys. Lett. · 2003 · 372 · 76710.1016/S0009-2614(03)00506-2 ↗
19. Cahill · Rev. Sci. Instrum. · 2004 · 75 · 511910.1063/1.1819431 ↗
20. Ge · J. Phys. Chem. B · 2004 · 108 · 1887010.1021/jp048375k ↗
21. Juvé · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phy · 2009 · 80 · 19540610.1103/PhysRevB.80.195406 ↗
22. Johnson · Phys. Rev. Lett. · 2013 · 110 · 02590110.1103/PhysRevLett.110.025901 ↗
23. Huang · ACS Nano · 2013 · 7 · 58910.1021/nn304738u ↗
24. Stoll · J. Phys. Chem. C · 2015 · 119 · 1275710.1021/acs.jpcc.5b03231 ↗
25. Zeng · Sci. Rep. · 2015 · 5 · 1
26. Tamura · Nanoscale · 2022 · 14 · 1258910.1039/D2NR02442J ↗
27. Chávez-Ángel · APL Mater. · 2014 · 2 · 01211310.1063/1.4861796 ↗
28. Cuffe · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phy · 2015 · 91 · 24542310.1103/PhysRevB.91.245423 ↗
29. Li · Appl. Phys. Lett. · 2003 · 83 · 293410.1063/1.1616981 ↗
30. Ju · Appl. Phys. Lett. · 1999 · 74 · 300510.1063/1.123994 ↗
31. Gandolfi · J. Phys. Chem. C · 2018 · 122 · 865510.1021/acs.jpcc.8b01875 ↗
32. Rouxel · J. Phys. Chem. C · 2020 · 124 · 1562510.1021/acs.jpcc.0c04709 ↗
33. Crut · Chem. Soc. Rev. · 2014 · 43 · 392110.1039/c3cs60367a ↗
34. Rouxel · J. Phys. Chem. C · 2021 · 125 · 2327510.1021/acs.jpcc.1c06629 ↗
35. Crut · Phys. Rep. · 2015 · 549 · 110.1016/j.physrep.2014.09.004 ↗
36. Muskens · Nano Lett. · 2006 · 6 · 55210.1021/nl0524086 ↗
37. Panais · J. Phys. Chem. Lett. · 2023 · 14 · 534310.1021/acs.jpclett.3c00653 ↗
38. Medeghini · J. Phys. Chem. Lett. · 2019 · 10 · 537210.1021/acs.jpclett.9b01898 ↗
39. Hartland · Chem. Rev. · 2011 · 111 · 385810.1021/cr1002547 ↗
40. Medeghini · Nano Lett. · 2018 · 18 · 515910.1021/acs.nanolett.8b02096 ↗
41. H. S.Carslaw and J. C.Jaeger , Conduction of Heat in Solids , Oxford , Clarendon , 1959
42. Tadeu · Eng. Anal. Bound. Elem. · 2006 · 30 · 33810.1016/j.enganabound.2006.01.011 ↗
43. Frétigny · Int. J. Thermophys. · 2015 · 36 · 128110.1007/s10765-014-1648-7 ↗
44. Collins · Rev. Sci. Instrum. · 2014 · 85 · 12490310.1063/1.4903463 ↗
45. Zhang · Rev. Sci. Instrum. · 1995 · 66 · 111510.1063/1.1145989 ↗
46. La Spina · J. Microelectromech. Syst. · 2007 · 16 · 67510.1109/JMEMS.2007.892895 ↗
47. Alam · J. Micromech. Microeng. · 2012 · 22 · 04500110.1088/0960-1317/22/4/045001 ↗
48. Bogner · Thin Solid Films · 2015 · 591 · 26710.1016/j.tsf.2015.03.031 ↗
49. Ftouni · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phy · 2015 · 92 · 110.1103/PhysRevB.92.125439 ↗
50. Costescu · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phy · 2003 · 67 · 05430210.1103/PhysRevB.67.054302 ↗
51. Wilson · Opt. Express · 2012 · 20 · 2882910.1364/OE.20.028829 ↗
52. Chen · Jpn. J. Appl. Phys. · 2014 · 53 · 08MG0210.7567/JJAP.53.08MG02 ↗
53. Stoll · Eur. Phys. J. B · 2014 · 87 · 26010.1140/epjb/e2014-50515-4 ↗
54. Shen · Opt. Express · 2016 · 24 · 1925410.1364/OE.24.019254 ↗
55. Reddy · Opt. Mater. Express · 2016 · 6 · 277610.1364/OME.6.002776 ↗
56. Zhang · J. Appl. Phys. · 2018 · 124 · 16530110.1063/1.5045760 ↗
57. Magnozzi · Nanoscale · 2019 · 11 · 114010.1039/C8NR09038F ↗
58. Elshaari · IEEE Photonics J. · 2016 · 8 · 110.1109/JPHOT.2016.2561622 ↗
59. Mitiche · Nano Res. · 2020 · 13 · 159710.1007/s12274-020-2776-y ↗
60. Young · Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. · 2012 · 109 · 224010.1073/pnas.1119301109 ↗
61. Rodríguez-Fernández · J. Phys. Chem. B · 2005 · 109 · 1425710.1021/jp052516g ↗
62. O'Brien · Nano Lett. · 2015 · 15 · 101210.1021/nl5038566 ↗
63. Movsesyan · J. Opt. Soc. Am. A · 2019 · 36 · C7810.1364/JOSAA.36.000C78 ↗
64. Arbouet · Phys. Rev. Lett. · 2004 · 93 · 12740110.1103/PhysRevLett.93.127401 ↗
65. Baida · Phys. Rev. Lett. · 2011 · 107 · 05740210.1103/PhysRevLett.107.057402 ↗
66. U.Kreibig and M.Vollmer , Optical Properties of Metal Clusters , Springer , New York , 199510.1007/978-3-662-09109-8 ↗
67. Hövel · Phys. Rev. B: Solid State · 1993 · 48 · 1817810.1103/PhysRevB.48.18178 ↗
68. Johnson · Phys. Rev. B: Solid State · 1972 · 6 · 437010.1103/PhysRevB.6.4370 ↗
69. Baida · Nano Lett. · 2009 · 9 · 346310.1021/nl901672b ↗
70. Juvé · Nano Lett. · 2013 · 13 · 223410.1021/nl400777y ↗
71. Zijlstra · Angew. Chem., Int. Ed. · 2012 · 51 · 835210.1002/anie.201202318 ↗
72. Foerster · Sci. Adv. · 2019 · 5 · eaav070410.1126/sciadv.aav0704 ↗