Photophysics of nanometer sized metal particles: Electron-phonon coupling and coherent excitation of breathing vibrational modes

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 104, Issue 43, 2000, Pages 9954-9965

  Hodak, Jose H ^a   Henglein, Arnim ^b   Hartland, Gregory V ^a  

^a UNIVERSITY OF NOTRE DAME   (United States)

^b UNIVERSITY OF NOTRE DAME   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COMPOSITION EFFECTS; ELECTRONS; LASER BEAM EFFECTS; NANOSTRUCTURED MATERIALS; OPTICAL PROPERTIES; PHONONS; SIZE DETERMINATION; STRUCTURE (COMPOSITION);

ACOUSTIC BREATHING MODES; BIMETALLIC CORES; METAL NANOPARTICLES; TIME RESOLVED LASER MEASUREMENTS;

BIMETALS;

EID: 0034322572     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp002256x     Document Type: Article

References (122)

1. Buffat, P.; Borel, J.-P. Phys. Rev. A 1976, 13, 2287.
2. Allen, G. L.; Bayles, R. A.; Giles, W. W.; Jesser, W. A. Thin Solid Films 1986, 144, 297.
3. (a) Goldstein, A. N.; Echer, C. M.; Alivisatos, A. P. Science 1992, 256, 1425.
4. (b) Tolbert, S. H.; Alivisatos, A. P. Annu. Rev. Phys. Chem. 1995. 46, 595.
5. Bawendi, M. G.; Steigerwald, M. L.; Brus, L. E. Annu. Rev. Phys. Chem. 1990, 41, 477.
6. de Heer, W. A. Rev. Mod. Phys. 1993, 65, 611.
7. Alivisatos, A. P. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13226.
8. Andres, R. P.; Bein, T.; Dorogi, M.; Feng, S.; Henderson, J. I.; Kubiak, C. P.; Mahoney, W.; Osifchin, R. G.; Reifenberger, R. Science 1996, 272, 1323.
9. Klein, D. L.; Roth, R.; Lim, A. K. L.; Alivisatos, A. P.; McEuen, P. L. Nature 1997, 389, 699.
10. Chen, S. W.; Ingram, R. S.; Hosteller, M. J.; Pietron, J. J.; Murray, R. W.; Schaaff, T. G.; Khoury, J. T.; Alvarez, M. M.; Whetten, R. L. Science 1998, 280, 2098.
11. Kim, S. H.; Medeiros-Ribeiro, G.; Ohlberg, D. A. A.; Williams, R. S.; Heath, J. R. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 10341.
12. Valden, M.; Lai, X.; Goodman, D. W. Science 1998, 281, 1647.
13. (a) Roberti, T. W.; Smith, B. A.; Zhang, J. Z. J. Chem. Phys. 1995, 102, 3860.
14. (b) Smith, A.; Zhang, J. Z.; Griebel, U.; Schmid, G. Chem. Phys. Lett. 1997, 270, 139.
15. (c) Zhang, J. Z. Acc. Chem. Res. 1997, 30, 423.
16. (a) Bigot, J. Y.; Merle, J. C.; Cregut, O.; Daunois, A. Phys. Rev. Lett. 1995, 75, 4702.
17. (b) Shabazyan, T. V.; Perakis, I. E.; Bigot, J. Y. Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 3120.
18. (c) Bigot, J. Y.; Halte, V.; Merle, J. C.; Daunois, A. Chem. Phys. 2000, 257, 181.
19. (a) Ahmadi, T. S.; Logunov, S. L.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 8053.
20. (b) Logunov, S. L.; Ahmadi, T. S.; El-Sayed, M. A.; Khoury, J. T.; Whetten, R. L. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 3713.
21. (c) Link, S.; Burda, C.; Wang, Z. L.; El-Sayed, M. A. J. Chem. Phys. 1999, 111, 1255.
22. (d) Link, S.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8410.
23. (a) Stella, A.; Nisoli, M.; De Silvestri, S.; Svelto, O.; Lanzani, G.; Cheyssac, P.; Kofman, R. Phys. Rev. B 1996, 53, 15497.
24. (b) Nisoli, M.; Stagira, S.; De Silvestri, S.; Stella, A.; Tognini, P.; Cheyssac, P.; Kofman, R. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 3575.
25. (c) Stagira, S.; Nisoli, M.; De Silvestri, S.; Stella, A.; Tognini, P.; Cheyssac, P.; Kofman, R. Chem. Phys. 2000, 251, 259.
26. Feldstein, M. J.; Keating, C. D.; Liau, Y. H.; Natan, M. J.; Scherer, N. F. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 6638.
27. Perner, M.; Bost, P.; Lemmer, U.; von Plessen, G.; Feldmann, J.; Becker, U.; Mennig, M.; Schmitt, M.; Schmidt, H. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 2192.
28. (a) Del Fatti, N.; Flytzanis, C.; Vallée, F. App. Phys. B 1999, 68, 433.
29. (b) Hamanaka, Y.; Nakamura, A.; Omi, S.; Del Fatti, N.; Vallée, F.; Flytzanis, C. App. Phys. Lett. 1999, 75, 1712.
30. (c) Del Fatti, N.; Vallée, F.; Flytzanis, C.; Hamanaka, Y.; Nakamura, A. Chem. Phys. 2000, 257, 215.
31. (a) Hodak, J. H.; Martini, I.; Hartland, G. V. Chem. Phys. Lett. 1998, 284, 135.
32. (b) Hodak, J. H.; Martini, I.; Hartland, G. V. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 6958.
33. (c) Hodak, J. H.; Henglein, A.; Hartland, G. V. J. Chem. Phys. 2000, 112, 5942.
34. (a) Averitt, R. D.; Westcott, S. L.; Halas, N. J. Phys. Rev. B 1998, 58, R10203.
35. (b) Averitt, R. D.; Westcott, S. L.; Halas, N. J. J. Opt. Soc. Am. B 1999, 16, 1814.
36. Inouye, H.; Tanaka, K.; Tanahashi, L; Hirao, K. Phys. Rev. B 1998, 57, 11334.
37. Hodak, J. H.; Martini, L; Hartland, G. V. J. Chem. Phys. 1998, 108, 9210.
38. Zewail, A. H. Femtochemistry: Ultrafast Dynamics of the Chemical Bond, World Scientific: Singapore, 1994.
39. El-Sayed, M. A.; Tanaka, L; Molin, Y. Ultrafast Processes in Chemistry and Photobiology, Blackwell Science: Cambridge, 1995.
40. Mukamel, S. Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy; Oxford University Press: New York, 1995.
41. Henglein, A. J. Phys. Chem. 1993, 97, 5457.
42. (a) Henglein, A.; Meisel, D. Langmuir 1998, 14, 7392.
43. (b) Henglein, A. Langmuir 1999, 15, 6738.
44. Mulvaney. P.; Giersig, M.; Henglein, A. J. Phys. Chem. 1993, 97, 7061.
45. Mulvaney, P.; Giersig, M.; Henglein, A. J. Phys. Chem. 1992, 96, 10419.
46. Henglein, A. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 2201.
47. Henglein, A.; Giersig, M. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 5056.
48. Henglein, A.; Lilie, J. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 1059.
49. Enüstün, B. V.; Turkevich, J. J. Am. Chem. Soc. 1963, 85, 3317.
50. (a) Ahmadi, T. S.; Wang, Z. L.; Green, T. C.; Henglein, A.; El-Sayed, M. A. Science 1996, 272, 1924.
51. (b) Henglein, A.; Giersig M. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 6767.
52. Van de Hulst, H. C. Light Scattering by Small Particles; Dover: New York, 1981.
53. Bohren, C. F.; Huffman, D. R. Absorption and Scattering of Light by Small Particles; Wiley: New York, 1983.
54. Kreibig, U.; Vollmer, M. Optical Properties of Metal Clusters; Springer: Berlin, 1995.
55. Mulvaney, P. Langmuir 1996, 12, 788.
56. (a) Rosei, R.; Lynch, D. W Phys. Rev. B 1972, 5, 3883.
57. (b) Rosei, R.; Antonangeli, F.; Grassano, U. M. Surf. Sci. 1973, 37, 689.
58. (a) Ehrenreich, H.; Philipp, H. R. Phys. Rev. 1962, 128, 1622.
59. (b) Johnson, P. B.; Christy, R. W. Phys. Rev. B 1972, 6, 4370.
60. Ashcroft, N. W.; Mermin, N. D. Solid State Physics; Harcourt Brace: Orlando, FL, 1976.
61. Doremus, R. H. J. Chem. Phys. 1965, 42, 414.
62. Kraus, W. A.; Schatz, G. C. J. Chem. Phys. 1983, 79, 6130.
63. Kreibig, U.; Genzel, U. Surf. Sci. 1985, 156, 678.
64. (a) Doremus, R. H.; Rao, P. J. Mater. Res. 1996, 11, 2834.
65. (b) Doremus, R. H. Thin Solid Films 1998, 326, 205.
66. (a) Alvarez, M. M.; Khoury, J. T.; Schaaff, T. G.; Shafigullin, M. N.; Vezmar, I.; Whetten, R. L. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 3706.
67. (b) Schaaff, T. G.; Shafigullin, M. N.; Khoury, J. T.; Vezmar, I.; Whetten, R. L.; Cullen, W. G.; First, P. N.; Gutierrez Wing, C.; Ascensio, J.; Jose Yacaman, M. J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 7885.
68. Klar, T.; Perner, M.; Grosse, S.; von Plessen, G.; Spirkl, W.; Feldmann, J. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 4249.
69. (a) Fann, W. S.; Storz, R.; Tom, H. W. K.; Bokor, J. Phys. Rev. B 1992, 46, 13592.
70. (b) Fann, W. S.; Storz, R.; Tom, H. W. K.; Bokor, J. Phys. Rev. Lett. 1992, 68, 2834.
71. Schmuttenmaer, C. A.; Aeschlimann, M.; Elsayed-Ali, H. E.; Miller, R. J. D.; Mantell, D. A.; Cao, J.; Gao, Y. Phys. Rev. B 1994, 50, 8957.
72. Hertel, T.; Knoesel, E.; Wolf, M.; Ertl, G. Phys. Rev. Lett. 1996, 76, 535.
73. Ogawa, S.; Nagano, H.; Petek, H. Phys. Rev. B 1997, 55, 10869.
74. Knorren, R.; Bennemann, K. H.; Burgermeister, R.; Aeschlimann, M. Phys. Rev. B 2000, 67, 9427.
75. (a) Elsayed-Ali, H: E.; Norris, T. B.; Pessot, M. A.; Mourou, G. A. Phys. Rev. Lett. 1987, 58, 1212.
76. (b) Elsayed-Ali, H. E.; Juhasz, T.; Smith, G. O.; Bron, W. E. Phys. Rev. B 1991, 43, 4488.
77. (a) Schoenlein, R. W.; Lin, W. Z.; Fujimoto, J. G.; Eesley, G. L. Phys. Rev. Lett. 1987, 58, 1680.
78. (b) Brorson, S. D.; Fujimoto, J. G.; Ippen, E. P. Phys. Rev. Lett. 1987, 59, 1962.
79. (a) Groeneveld, R. H. M.; Sprik, R.; Lagendijk, A. Phys. Rev. Lett. 1990, 64, 784.
80. (b) Groeneveld, R. H. M.; Sprik, R.; Lagendijk, A. Phys. Rev. B 1995, 51, 11433.
81. (a) Sun, C.-K.; Vallée, F.; Acioli, L. H.; Ippen, E. P.; Fujimoto, J. G. Phys. Rev. B 1993, 48, 12365.
82. (b) Sun, C.-K.; Vallée, F.; Acioli, L. H.; Ippen, E. P.; Fujimoto, J. G. Phys. Rev. B 1994, 50, 15337.
83. (a) Belotskii, E. D.; Tomchuk, P. M. Surf. Sci. 1990, 239, 143.
84. (b) Belotskii, E. D.; Tomchuck, P. M. Int. J. Electron. 1992, 73, 955.
85. Nisoli, M.; De Silvestri, S.; Cavalleri, A.; Malvezzi, A. M.; Stella, A.; Lanzani, G.; Cheyssac, P.; Kofman, R. Phys. Rev. B 1997, 55, R13424.
86. Hodak, J. H.; Henglein, A.; Hartland, G. V. J. Chem. Phys. 1999, 111, 8613.
87. (a) Del Fatti, N.; Tzortzakis, S.; Voisin, C.; Flytzanis, C.; Vallée, F. Physica B 1999, 263, 54.
88. (b) Del Fatti, N.; Voisin, C.; Chevy, F.; Vallée, F.; Flytzanis, C. J. Chem. Phys. 1999, 110, 11484.
89. (c) Del Fatti, N.; Voisin, C; Christofilos, C.; Vallée, F.; Flytzanis, C. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 4321.
90. Qian, W.; Lin, L.; Deng, Y. J.; Xia, Z. J.; Zou, Y. H.; Wong, G. K. L. J. Appl. Phys. 2000, 87, 612.
91. Hodak, J. H.; Henglein, A.; Hartland, G. V. J. Phys. Chem B 2000, 104, 5053.
92. Lamb, H. Proc. London Math. Soc. 1882, 13, 189.
93. Dubrovskiy, V. A.; Morochnik, V. S. Izv. Earth Phys. 1981, 17, 494.
94. Krauss, T. D.; Wise, F. W. Phys. Rev. Lett. 1997, 79, 5102.
95. Thoen, E. R.; Steinmeyer, G.; Langlois, P.; Ippen, E. P.; Tudury, G. E.; Brito Cruz, C. H.; Barbosa, L. C.; Cesar, C. L. Appl. Phys. Lett. 1998, 73, 2149.
96. (a) Cheng, T. K.; Vidai, J.; Zieger, H. J.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. S.; Ippen, E. P. Appl. Phys. Lett. 1991, 59, 1923.
97. (b) Zieger, H. J.; Vidai, J.; Cheng, T. K.; Ippen, E. P.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. S. Phys. Rev. B 1992, 45, 768.
98. (a) Duggal, A. R.; Rogers, J. A.; Nelson, K. A. J. Appl Phys. 1992, 72, 2823.
99. (b) Rogers, J. A.; Dhar, L.; Nelson, K. A. Appl. Phys. Lett. 1994, 65, 312.
100. (c) Crimmins, T. F.; Maznev, A. A.; Nelson, K. A. Appl. Phys. Lett. 1999, 74, 1344.
101. (a) Rogers, J. A.; Fuchs, M.; Banet, M. J.; Hanselman, J. B.; Logan, R.; Nelson, K. A. Appl. Phys. Lett. 1997, 71, 225.
102. (b) Banet, M. J.; Fuchs, M.; Rogers, J. A.; Reinhold: J. H.; Knecht, J. M.; Rothschild, M.; Logan, R.; Maznev, A. A.; Nelson, K. A. Appl. Phys. Lett. 1998, 73, 169.
103. Hodak, J. H.; Henglein, A.; Hartland, G. V. Pure Appl. Chem. 2000, 72, 189.
104. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 80th ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1999.
105. Shirahatti, U. S.; Crocker, M. J. In Handbook of Acoustics; Crocker, M. J., Ed.; John Wiley & Sons: New York, 1998; Chapter 6.
106. (a) Liz-Marzan, L. M.; Giersig, M.; Mulvaney, P. Chem. Commun. 1996, 731.
107. (b) Liz-Marzan, L. M.; Giersig, M.; Mulvaney, P. Langmuir 1996, 12, 4329.
108. (a) Giersig, M.; Ung, T.; Liz-Marzan, L. M.; Mulvaney, P. Adv. Mater. 1997, 9, 570.
109. (b) Ung, T.; Liz-Marzan, L. M.; Mulvaney, P. Langmuir 1998, 14, 3740.
110. Norton, M. P. Fundamentals of Noise and Vibration Analysis for Engineers; Cambridge University Press: Cambridge, MA, 1989.
111. (a) Kurita, H.; Takami, A.; Koda, S. App. Phys. Lett. 1998, 72, 789.
112. (b) Takami, A.; Kurita, H.; Koda, S. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 1226.
113. Kamat, P. V.; Flumiani, M.; Hartland, G. V. J. Phys. Chem. B1998, 102, 3123.
114. (a) Link, S.; Burda, C.; Mohamed, M. B.; Nikoobakht, B.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 1165.
115. (b) Link, S.; Burda, C.; Nikoobakht, B.; El-Sayed, M. A. Chem. Phys. Lett. 1999, 315, 12.
116. (c) Link, S.; Burda, C.; Nikoobakht, B.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 6152.
117. Chang, S. S.; Shih, C. W.; Chen, C. D.; Lai, W. C.; Wang, C. R. C. Langmuir 1999, 15, 701.
118. Fujiwara, H.; Yanagida, S.; Kamat, P. V. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 2589.
119. Niidome, Y.; Hori, A.; Sato, T.; Yamada, S. Chem. Lett. 2000, 310.
120. Binary Alloy Phase Diagrams; Massalski, T. B., Ed.; ASM International: Materials Park, OH, 1990.
121. Link, S.; Wang, Z. L.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 3529.
122. Hodak, J. H.; Henglein, A.; Giersig, M.; Hartland, G. V. J. Phys. Chem. B, accepted for publication.