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Geometry-dependent localization of surface plasmons on random gold nanoparticle assemblies

  • Assemblies of plasmonic nanoparticles (NPs) support hybridized modes of localized surface plasmons (LSPs), which delocalize in geometrically well-ordered arrangements. Here, the hybridization behavior of LSPs in geometrically completely disordered two-dimensional arrangements of Au NPs fabricated by an e-beam synthesis method is studied. Employing electron energy loss spectroscopy in a scanning transmission electron microscope and numerical simulations, the disorder-driven spatial and spectral localization of the coupled LSP modes that depends on the NP thickness is revealed. Below a NP thickness of 0.4 nm, localization increases toward higher hybridized LSP mode energies. In comparison, above 10 nm thickness, a decrease of localization toward higher mode energies is observed. In the intermediate thickness regime, a transition of the energy dependence of the localization between the two limiting cases, exhibiting a mode energy with minimal localization, is observed. It is shown thatAssemblies of plasmonic nanoparticles (NPs) support hybridized modes of localized surface plasmons (LSPs), which delocalize in geometrically well-ordered arrangements. Here, the hybridization behavior of LSPs in geometrically completely disordered two-dimensional arrangements of Au NPs fabricated by an e-beam synthesis method is studied. Employing electron energy loss spectroscopy in a scanning transmission electron microscope and numerical simulations, the disorder-driven spatial and spectral localization of the coupled LSP modes that depends on the NP thickness is revealed. Below a NP thickness of 0.4 nm, localization increases toward higher hybridized LSP mode energies. In comparison, above 10 nm thickness, a decrease of localization toward higher mode energies is observed. In the intermediate thickness regime, a transition of the energy dependence of the localization between the two limiting cases, exhibiting a mode energy with minimal localization, is observed. It is shown that this behavior is mainly driven by the energy and thickness dependence of the polarizability of the individual NPs.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Mohammed Fayis Kalady, Johannes Schultz, Kristina Weinel, Daniel Wolf, Axel Lubk
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Physical Review Research
Jahr der Erstveröffentlichung:2025
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.1 Mikrostruktur Design und Degradation
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:American Physical Society
Jahrgang/Band:7
Ausgabe/Heft:043053
Letzte Seite:4
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Electron enerdy loss spectroscopy (EELS); Gold Nanoparticles; Surface plasmons; scanning transmission electron microscopy
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Advanced Materials
DOI:10.1103/44nk-6bp2
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-647230
ISSN:2643-1564
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:17.11.2025
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:17.11.2025
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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