بررسي نانوذرات نيتريد تيتانيوم ساخته شده به روش تخليه قوس الكتريكي در نيتروژن مايع به عنوان مواد پلاسمونيك

Investigation of Titanium Nitride Nanoparticles synthesized by Arc discharge in Liquid Nitrogen as Plasmonic Material

در اين پژوهش نانو ذرات نيتريد تيتانيوم به روش تخليه قوس الكتريكي در نيتروژن مايع ساخته شده و خواص اپتيكي به ويژه ثابت دي الكتريك و ضريب خاموشي اپتيكي مورد بررسي قرار گرفته است. مشخصه يابي SEM نشان داد كه ذرات كريستالي به صورت مكعبي و با سايز حدود 70nm توليد شده و آناليز XRD تشكيل نيتريد تيتانيوم را تائيد نمود. با توجه به اهميت كاربردهاي اپتيكي TiN به عنوان ماده جاذب پلاسمونيك، مشخصه يابي UV-Vis نانو ذرات در محيط آبي به منظور بررسي طيف اپتيكي انجام گرفت. از اين نتايج با استفاده از رابطه لامبرت بير ضريب خاموشي اندازه گيري شد و اين نتايج با رابطه حاصل از تئوري ماي مقايسه شد. پس از برازش نمودارها، ثابتهاي حقيقي و موهومي دي الكتريك نانو ذرات تيتانيوم نيترات بدست آمد. با مقايسه نتيجه حاصل شده با نظريه درود، ميزان تصحيح مدل درود تحت عنوان گذار هاي بين نواري كه معرف گذار هاي الكتروني بين نوار ظرفيت و رسانش است، محاسبه شده و بر اساس آن خواص پلاسمونيك مشاهده شده توجيه گرديد.

In this research, titanium nitride (TiN) nanoparticles were synthesized by arc discharge method in liquid nitrogen, and its optical properties were investigated as alternative plasmonic materials. SEM results showed that the size of particles are about 70 nm with cubic shape and XRD analysis approved synthesis of TiN nanoparticles. UV-Vis results of TiN nanoparticle dispersed in water showed a broad plasmonic peak. For modeling of optical properties, Lambert-Beer equation for extinction was compared with Mie theory and by fitting these curves, imaginary and real part of dielectric constant were calculated. By comparing dielectric constant with Drude model, it is seen that a correction is necessary which the origin of this correction is interband transition. The results can explain the plasmonic absorption of the nanoparticles.