Ag nanoparticles embedded in Nd:YAG crystals irradiated with tilted beam of 200 MeV Xe ions; Optical dichroism correlated to particle reshaping

200MeV Xeイオンを斜入射方向から照射したNd:YAG結晶に埋め込まれた銀ナノ粒子; 粒子の形状変化と相関した円偏光二色性

Li, R.*; Pang, C.*; 雨倉 宏*; Ren, F.*; Hbner, R.*; Zhou, S.*; 石川 法人   ; 大久保 成彰   ; Chen, F.*

Li, R.*; Pang, C.*; Amekura, Hiroshi*; Ren, F.*; Hbner, R.*; Zhou, S.*; Ishikawa, Norito; Okubo, Nariaki; Chen, F.*

銀イオン注入法と高速重イオン照射法を組み合わせることで、Nd:YAG(Nbをドープしたイットリウム・アルミニウム・ガーネット)結晶中に埋め込まれている銀ナノ粒子を制御性良く変形させることができた。本研究では、Nd:YAG結晶中に埋め込まれた球形状の銀ナノ粒子に高速重粒子線を照射することで、銀ナノ粒子を変形させることを試みた。今回、照射前後の表面プラズモン共鳴の微小な変化を検知できることを利用して、照射による金属ナノ粒子のわずかな変形を検出することにも成功した。また、離散双極子近似(DDA)計算と組み合わせることで、その変形度を定量化する手法を開発した。

We report on the fabrication of reshaped Ag nanoparticles (NPs) embedded in a Nd:YAG crystal by combining Ag ion implantation and swift heavy Xe ion irradiation. The localized surface plasmon resonance (LSPR) effect is proved to be efficiently modulated according to the phenomenon of polarization-dependent absorption. The LSPR peak located at 448 nm shows red shift and blue shift at 0 degree and 90 degree polarization, respectively, which is in good agreement with calculation by discrete dipole approximation. Based on the near-field intensity distribution, the interaction between reshaped NPs shows a non-ignorable effect on the optical absorption. Furthermore, the polarization-dependence of the photoluminescence (PL) intensity is analyzed, which is positively related to the modulated LSPR absorption. It demonstrates the potential of the enhancement of PL intensity by embedded plasmonic Ag NPs.