journal article·2014-05-27Open access

Quantitative Understanding of the Optical Properties of a Single, Complex-Shaped Gold Nanoparticle from Experiment and Theory

Eduardo M. Perassi, Calin Hrelescu, Andreas Wisnet, Markus Döblinger, Christina Scheu, Frank Jäckel, Eduardo A. Coronado, Jochen Feldmann

ACS Nano· Volume 8· Issue 5

Abstract

We report on a combined study of Rayleigh and Raman scattering spectroscopy, 3D electron tomography, and discrete dipole approximation (DDA) calculations of a single, complex-shaped gold nanoparticle (NP). Using the exact reconstructed 3D morphology of the NP as input for the DDA calculations, the experimental results can be reproduced with unprecedented precision and detail. We find that not only the exact NP morphology but also the surroundings including the points of contact with the substrate are of crucial importance for a correct prediction of the NP optical properties. The achieved accuracy of the calculations allows determining how many of the adsorbed molecules have a major contribution to the Raman signal, a fact that has important implications for analyzing experiments and designing sensing applications.
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Research context

OpenAlex topics: Gold and Silver Nanoparticles Synthesis and Applications · Plasmonic and Surface Plasmon Research · Electrochemical Analysis and Applications

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Instituto de Investigaciones en Fisico-química de Córdoba (INFIQC), CONICET and Departamento de Fisicoquímica, Fac. de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba 5000, Argentina

Photonics and Optoelectronics Group, Department of Physics and Center for NanoScience (CeNS), Ludwig-Maximilians-Universität München, Amalienstr. 54, 80799 Munich, Germany

Institute of Applied Physics, Johannes Kepler University, 4040 Linz, Austria

Department of Chemistry and CeNS, Ludwig-Maximilians-Universität München, Butenandtstr. 5-11 (E), 81377 Munich, Germany

Department of Physics and Stephenson Institute for Renewable Energy, University of Liverpool, Chadwick Building, Peach Street, Liverpool L69 7ZF, United Kingdom

References (62)

Show source-provided references
1. Ou F. S. · Nano Lett. · 2011 · 11 · 253810.1021/nl201212n ↗
2. Osberg K. D. · Nano Lett. · 2012 · 12 · 382810.1021/nl301793k ↗
3. Rumyantseva A. · ACS Nano · 2013 · 7 · 342010.1021/nn400307a ↗
4. D’Andrea C. · ACS Nano · 2013 · 7 · 352210.1021/nn4004764 ↗
5. Ando J. · Nano Lett. · 2011 · 11 · 534410.1021/nl202877r ↗
6. Shegai T. · ACS Nano · 2011 · 5 · 203610.1021/nn1031406 ↗
7. Tong L. · Lab Chip · 2009 · 9 · 19310.1039/B813204F ↗
8. Zhang Q. · J. Phys. Chem. Lett. · 2014 · 5 · 37010.1021/jz402795x ↗
9. Li L. · Nano Lett. · 2014 · 14 · 49510.1021/nl403485e ↗
10. Salehi M. · J. Biophotonics · 2013 · 6 · 78510.1002/jbio.201200148 ↗
11. Le Ru E. C. · Annu. Rev. Phys. Chem. · 2012 · 63 · 6510.1146/annurev-physchem-032511-143757 ↗
12. Willets K. A. · J. Phys. Chem. Lett. · 2012 · 3 · 128610.1021/jz300110x ↗
13. Patra P. P. · J. Phys. Chem. Lett. · 2013 · 4 · 116710.1021/jz400496n ↗
14. Le Ru E. C. · Nano Lett. · 2011 · 11 · 501310.1021/nl2030344 ↗
15. Lee J. H. · ACS Nano · 2012 · 6 · 957410.1021/nn3028216 ↗
16. Lee K. · Small · 2013 · 9 · 110610.1002/smll.201201985 ↗
17. Kawata S. · Appl. Spectrosc. · 2013 · 67 · 11710.1366/12-06861 ↗
18. Zhang R. · Nature · 2013 · 498 · 8210.1038/nature12151 ↗
19. Sonntag M. D. · J. Phys. Chem. C · 2012 · 116 · 47810.1021/jp209982h ↗
20. Jiang N. · Nano Lett. · 2012 · 12 · 506110.1021/nl2039925 ↗
21. Wood B. R. · Nano Lett. · 2012 · 12 · 155510.1021/nl2044106 ↗
22. Paulite M. · ACS Nano · 2013 · 7 · 91110.1021/nn305677k ↗
23. Pozzi E. A. · ACS Nano · 2013 · 7 · 88510.1021/nn400560t ↗
24. Kim K. · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2012 · 4 · 549810.1021/am3014168 ↗
25. Zhang Z. · J. Appl. Phys. · 2013 · 113 · 03310210.1063/1.4776227 ↗
26. Le Ru E. C. · J. Phys. Chem. C · 2007 · 111 · 1607610.1021/jp076003g ↗
27. Gabudean A. M. · J. Phys. Chem. C · 2012 · 116 · 1224010.1021/jp211954m ↗
28. Yang X. · Anal. Chem. · 2011 · 83 · 588810.1021/ac200707t ↗
29. Haes A. J. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 226410.1021/ja044087q ↗
30. Sherry L. J. · Nano Lett. · 2006 · 6 · 206010.1021/nl061286u ↗
31. Tittl A. · Nano Lett. · 2013 · 13 · 181610.1021/nl4005089 ↗
32. Anker J. N. · Nat. Mater. · 2008 · 7 · 44210.1038/nmat2162 ↗
33. Srituravanich W. · Nano Lett. · 2004 · 4 · 108510.1021/nl049573q ↗
34. Sundaramurthy A. · Nano Lett. · 2006 · 6 · 35510.1021/nl052322c ↗
35. Kim S. · Adv. Mater. · 2012 · 24 · OP337
36. Ozbay E. · Science · 2006 · 311 · 18910.1126/science.1114849 ↗
37. Jandard F. · Appl. Surf. Sci. · 2013 · 267 · 8110.1016/j.apsusc.2012.07.162 ↗
38. Novotny L. · Annu. Rev. Phys. Chem. · 2006 · 57 · 30310.1146/annurev.physchem.56.092503.141236 ↗
39. Frey H. G. · Phys. Rev. Lett. · 2004 · 93 · 20080110.1103/PhysRevLett.93.200801 ↗
40. Perassi E. M. · J. Phys. Chem. C · 2011 · 115 · 1045510.1021/jp201717f ↗
41. Hrelescu C. · Appl. Phys. Lett. · 2009 · 94 · 15311310.1063/1.3119642 ↗
42. Sau T. K. · Adv. Mater. · 2010 · 22 · 180510.1002/adma.200902557 ↗
43. Henry A. I. · J. Phys. Chem. C · 2011 · 115 · 929110.1021/jp2010309 ↗
44. Kern A. M. · ACS Nano · 2012 · 6 · 982810.1021/nn3033612 ↗
45. Shao L. · Langmuir · 2012 · 28 · 897910.1021/la2048097 ↗
46. Saghi Z. · Annu. Rev. Mater. Res. · 2012 · 42 · 5910.1146/annurev-matsci-070511-155019 ↗
47. Perassi E. M. · Nano Lett. · 2010 · 10 · 209710.1021/nl1005492 ↗
48. Chuntonov L. · Nano Lett. · 2012 · 12 · 14510.1021/nl204125d ↗
49. Perassi E. M. · J. Phys. Chem. C · 2009 · 113 · 631510.1021/jp811256e ↗
50. Hrelescu C. · Nano Lett. · 2011 · 11 · 40210.1021/nl103007m ↗
51. Le Ru E. · 2009
52. Frisch M. J. · 2009
53. Schuck P. J. · Phys. Rev. Lett. · 2005 · 94 · 01740210.1103/PhysRevLett.94.017402 ↗
54. Sau T. K. · J. Am. Chem. Soc. · 2004 · 126 · 864810.1021/ja047846d ↗
55. Rasband W. · 1997
56. MessaoudiI C. · BMC Bioinf. · 2007 · 8 · 28810.1186/1471-2105-8-288 ↗
57. Sorzano C. · BMC Bioinf. · 2009 · 10 · 12410.1186/1471-2105-10-124 ↗
58. Zürner A. · Ultramicroscopy · 2012 · 115 · 4110.1016/j.ultramic.2012.01.015 ↗
59. Palik E. D. · 1985
60. Arakawa E. T. · Phys. Rev. B · 1985 · 31 · 809710.1103/PhysRevB.31.8097 ↗
61. Shukla R. · Opt. Eng. · 1994 · 33 · 188110.1117/12.167177 ↗
62. Barriet D. · Langmuir · 2007 · 23 · 886610.1021/la7007733 ↗