بررسي خواص اپتيكي نانو ساختارهاي مكعبي شكل طلا- گرافن به كمك تقريب دوقطبي هاي مجزا

Investigation of Optical Properties of Graphene/Au Nanocubes by Discrete Dipole Approximation

در اين مقاله خواص نوري نانو مكعب‌هاي طلا كه تعداد لايه‌هاي متفاوتي از گرافن روي يك يا دو وجه آن لايه نشاني شده، مورد بررسي قرار گرفته و بازده خاموشي(مجموع جذب و پراكندگي) با استفاده از روش تقريب دوقطبي مجزا(DDA) در محدوده ميدان دور و نزديك محاسبه شده است. نتايج بدست آمده نشان مي‌دهد كه با افزايش تعداد لايه‌هاي گرافن از ارتفاع قله خاموشي به ميزان قابل توجهي كاسته مي‌شود. ضمن آن‌كه با افزايش تعداد لايه‌هاي گرافن، طول موج قله تشديد پلاسموني از 516 به 700 نانومتر انتقال به سرخ مي‌يابد(اين قله ناشي از دوقطبي شكل گرفته در راستاي موازي ميدان الكتريكي است) درحالي‌كه طول موج قله ديگر(مربوط به دوقطبي شكل گرفته در راستاي عمود بر ميدان الكتريكي) در نزديكي 230 نانومتر ثابت مي‌ماند. همچنين براي يك ضخامت مشخص گرافن، با افزايش اندازه نانومكعب‌هاي طلا ارتفاع قله‌ها كاهش يافته و پهناي قله‌ها افزايش مي‌يابد ولي با تقريب بسيار خوبي طول موج آن ثابت مي‌ماند. نتايج اين تحقيق مي‌تواند در ساخت آشكارسازهاي بيولوژيكي در ناحيه مرئي مورد استفاده قرار گيرد.

In this article ‚the optical properties of Graphene/Au nanocubes have been studied for the different number of graphene layers on 1 or 2 faces of cubes. The extinction efficiency factor has been calculated in the near and far-field regime by the discrete dipole approximation (DDA) method. Our results show that the height of extinction’s peak decreases significantly, by increases number of graphene layers on nanocube. Moreover, the wavelength of surface plasmon resonance peak redshifts from 516 to 700 nm (this peak is due to dipole formed alonge the polarisation direction) , although the wavelength of the another peak stays constant about 230 nm(this peak is due to dipole formed perpendicular to the polarisation). In addition, with increasing size of nanocubes, the height of peaks decrease, the width of them increase and wavelength of plasmon peaks don’t show any shifts for a constant thickness of graphene. The results of this study may be used for fabrication of biological sensors at vis wavelength.