Formation and Optical Properties of Silver Nanoparticles in Li2B4O7−Gd2O3−Ag2O Borate Glass

Autor: I.M. Teslyuk, Volodymyr Adamiv, Ya. V. Burak, Roman V. Gamernyk, Ivan Bolesta, Ivan Karbovnyk, R. M. Dutka, M.V. Periv
Rok vydání: 2014
Předmět:
Zdroj: Ukrainian Journal of Physics; Vol. 59 No. 10 (2014); 1026
Український фізичний журнал; Том 59 № 10 (2014); 1026
ISSN: 2071-0194
2071-0186
DOI: 10.15407/ujpe59.10.1026
Popis: The formation of metallic (silver) nanoparticles (AgNPs) in the near-surface layer of 97.0Li2B4O7–1.0Gd2O3–2.0Ag2O (Li2B4O7:Gd,Ag)glass at the annealing in vacuum or in air has been reported. The “bottom-up”mechanism of nanoparticle formation is suggested. A conclusion is drawn that the annealing in vacuum does not necessarily require the presence of reducing ions, whereas the formation of nanoparticles at the annealing in air is impossible without reducing agents. Structural defects play a crucial role in the AgNPs nucleation process. The intense plasmon absorption bands peaked at 400.4, 564.2, and 413.7 nm are observed in the absorption spectra of glasses enriched with AgNPs. The average radius of nanoparticles is calculated from the half-width of plasmon bands and falls within the interval of 1.0–1.5 nm. The nonlinear refractive index n2 related to plasmons in AgNPs is calculated from the normalized transmission and absorption spectra, is positive, and increases approximately 2–4 times as compared to that of Li2B4O7:Gd,Ag matrix.
Повiдомляється про формування металiчних наночастинок Ag (МНЧ Ag) в приповерхневому шарi скла 97,0Li2B4O7–1,0Gd2O3–2,0Ag2O (Li2B4O7:Gd,Ag) вiдпалом в атмосферi повiтря чи вакуумi. Запропоновано механiзм формування МНЧ Ag методом “знизу–вгору”. Зроблено висновок про те, що вiдпал у вакуумi не вимагає наявностi вiдновлюючих йонiв, тодi як формування МНЧ Ag в цьому склi вiдпалом в атмосферi повiтря неможливе без них. Визначальну роль в утвореннi зародкiв МНЧ Ag вiдiграють структурнi дефекти. В спектрах поглинання в зразках скла з МНЧ Ag виявленi iнтенсивнi плазмоннi смуги поглинання з максимумами 400,4 i 564,2 нм та 413,7 нм, вiдповiдно. Розрахунок за пiвшириною плазмонних смуг показав, що радiуси МНЧ Ag знаходяться в межах 1,0–1,5 нм. Iз спектрiв нормалiзованого пропускання i спектрiв поглинання розраховано, що нелiнiйний показник заломлення n2, пов’язаний з плазмонами в МНЧ Ag, є додатним i зростає на 2–4 порядки, в порiвняннi з матрицею Li2B4O7:Gd,Ag.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: