Plasmon coupling in nanorod assemblies: Optical absorption, discrete dipole approximation simulation, and exciton-coupling model

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 110, Issue 37, 2006, Pages 18243-18253

  Jain, Prashant K ^a   Eustis, Susie ^a   El Sayed, Mostafa A ^a  

^a GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ABSORPTION; CHROMOPHORES; COMPUTER SIMULATION; EXCITONS; OPTICAL PROPERTIES; SURFACE PLASMON RESONANCE;

MOLECULAR EXCITON COUPLING; MOLECULAR ORBITALS; PLASMON PROPAGATION;

NANOSTRUCTURED MATERIALS;

EID: 33749620726     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp063879z     Document Type: Article

References (93)

1. Mann, S.; Shenton, W.; Li, M.; Connolly, S.; Fitzmaurice, D. Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 2000, 12, 147.
2. Mirkin, C. A. Inorg. Chem. 2000, 39, 2258.
3. Murphy, C. J.; Sau, T. K.; Gole, A. M.; Orendorff, C. J.; Gao, J.; Gou, L.; Hunyadi, S. E.; Li, T. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 13857.
4. Pileni, M. P. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 3358.
5. Pileni, M. P. Appl. Surface Sci. 2001, 171, 1.
6. Pileni, M. P. J. Phys.: Condens. Matter 2006, 18, S67.
7. Pileni, M. P.; Lalatonne, Y.; Ingert, D.; Lisiecki, I.; Courty, A. Faraday Discuss. 2003, 125, 251.
8. Storhoff, J. J.; Mirkin, C. A. Chem. Rev. (Washington, D. C.) 1999, 99, 1849.
9. Teranishi, T.; Miyake, M. Encycl. Nanosci. Nanotechnol. 2004, 5, 421.
10. Davis, S. A.; Breulmann, M.; Rhodes, K. H.; Zhang, B.; Mann, S. Chem. Mater. 2001, 13, 3218.
11. Alivisatos, A. P.; Johnsson, K. P.; Peng, X.; Wilson, T. E.; Loweth, C. J.; Bruchez, M. P., Jr.; Schultz, P. G. Nature (London) 1996, 382, 609.
12. Mirkin, C. A.; Letsinger, R. L.; Mucic, R. C.; Storhoff, J. J. Nature (London) 1996, 382, 607.
13. Alivisatos, P. Nat. Biotechnol. 2004, 22, 47.
14. Shenton, W.; Davis, S. A.; Mann, S. Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 1999, 11, 449.
15. Sudeep, P. K.; Joseph, S. T. S.; Thomas, K. G. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6516.
16. Elghanian, R.; Storhoff, J. J.; Mucic, R. C.; Letsinger, R. L.; Mirkin, C. A. Science (Washington, D. C.) 1997, 277, 1078.
17. Ando, M.; Kawasaki, M.; Imazeki, S.; Sasaki, H.; Kamata, T. Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 1849.
18. Feldheim, D. L.; Foss, C. A., Jr. Met. Nanopart. 2002, 1.
19. Hu, M.-S.; Chen, H.-L.; Shen, C.-H.; Hong, L.-S.; Huang, B.-R.; Chen, K.-H.; Chen, L.-C. Nat. Mater. 2006, 5, 102.
20. Jin, Y.; Friedman, N. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 11902.
21. Maheshwari, V.; Saraf, R. F. Science (Washington, D. C.) 2006, 312, 1501.
22. Tan, Y.; Li, Y.; Zhu, D. Encyclo. Nanosci. Nanotechnol. 2004, 8, 9.
23. Pillai, S.; Catchpole, K. R.; Trupke, T.; Zhang, G.; Zhao, J.; Green, M. A. Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 161102/1.
24. Krenn, J. R.; Salerno, M.; Felidj, N.; Lamprecht, B.; Schider, G.; Leitner, A.; Aussenegg, F. R.; Weeber, J. C.; Dereux, A.; Goudonnet, J. P. J. Microsc. (Oxford) 2001, 202, 122.
25. Maier, S. A.; Atwater, H. A. J. Appl. Phys. 2005, 98, 011101/1.
26. Maier, S. A.; Brongersma, M. L.; Kik, P. G.; Meltzer, S.; Requicha, A. A. G.; Atwater, H. A. Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 2001, 13, 1501.
27. Maier, S. A.; Friedman, M. D.; Barclay, P. E.; Painter, O. Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 071103/1.
28. Maier, S. A.; Kik, P. G.; Atwater, H. A.; Meltzer, S.; Harel, E.; Koel, B. E.; Requicha, A. A. G. Nat. Mater. 2003, 2, 229.
29. Quinten, M.; Leitner, A.; Krenn, J. R.; Aussenegg, F. R. Opt. Lett. 1998, 23, 1331.
30. Barnes, W. L.; Dereux, A.; Ebbesen, T. W. Nature (London) 2003, 424, 824.
31. Feldstein, M. J.; Keating, C. D.; Liau, Y.-H.; Natan, M. J.; Scherer, N. F. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 6638.
32. Seker, F.; Malenfant, P. R. L.; Larsen, M.; Alizadeh, A.; Conway, K.; Kulkarai, A. M.; Goddard, G.; Garaas, R. Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 2005, 17, 1941.
33. Liz-Marzan, L. M. Langmuir 2006, 22, 32.
34. Grant, C. D.; Schwartzberg, A. M.; Norman, T. J., Jr.; Zhang, J. Z. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 549.
35. Lazarides, A. A.; Schatz, G. C. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 460.
36. Lin, S.; Li, M.; Dujardin, E.; Girard, C.; Mann, S. Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 2005, 17, 2553.
37. Jain, P. K.; Qian, W.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 136.
38. Storhoff, J. J.; Lazarides, A. A.; Mucic, R. C.; Mirkin, C. A.; Letsinger, R. L.; Schatz, G. C. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4640.
39. Su, K. H.; Wei, Q. H.; Zhang, X.; Mock, J. J.; Smith, D. R.; Schultz, S. Nano Lett. 2003, 3, 1087.
40. Soennichsen, C.; Reinhard, B. M.; Liphardt, J.; Alivisatos, A. P. Nat. Biotechnol. 2005, 23, 741.
41. Rechberger, W.; Hohenau, A.; Leitner, A.; Krenn, J. R.; Lamprecht, B.; Aussenegg, F. R. Opt. Commun. 2003, 220, 137.
42. Nordlander, P.; Oubre, C.; Prodan, E.; Li, K.; Stockman, M. I. Nano Lett. 2004, 4, 899.
43. Xiao, J. J.; Huang, J. P.; Yu, K. W. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2005, 71, 045404/1.
44. Haynes, C. L.; McFarland, A. D.; Zhao, L.; Van Duyne, R. P.; Schatz, G. C.; Gunnarsson, L.; Prikulis, J.; Kasemo, B.; Kaell, M. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 7337.
45. Sweatlock, L. A.; Maier, S. A.; Atwater, H. A.; Penninkhof, J. J.; Polman, A. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2005, 71, 235408/ 1.
46. Hao, E.; Schatz George, C. J. Chem. Phys. 2004, 120, 357.
47. Jiang, J.; Bosnick, K.; Maillard, M.; Brus, L. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 9964.
48. Michaels, A. M.; Jiang, J.; Brus, L. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 11965.
49. Ritchie, G.; Burstein, E. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1981, 24, 4843.
50. Maillard, M.; Monchicourt, P.; Pileni, M. P. Chem. Phys. Lett. 2003, 380, 704.
51. Shalaev, V. M.; Poliakov, E. Y.; Markel, V. A. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1996, 53, 2437.
52. Markel, V. A.; Shalaev, V. M.; Zhang, P.; Huynh, W.; Tay, L.; Haslett, T. L.; Moskovits, M. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1999, 59, 10903.
53. Link, S.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8410.
54. Kreibig, U.; Vollmer, M. Optical Properties of Metal Clusters, Series in Materials Science 25; Springer: New York, 1995.
55. Gans, R. Ann. Phys. (Berlin) 1915, 47, 270.
56. Link, S.; Mohamed, M. B.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 3073.
57. Link, S.; El-Sayed, M. A.; Mohamed, M. B. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 10531.
58. Jain, P. K.; Lee, K. S.; El-Sayed, I. H.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 7238.
59. Gans, R. V. Ann. Phys. (Berlin) 1912, 37, 881.
60. Mohamed, M. B.; Volkov, V.; Link, S.; El-Sayed, M. A. Chem. Phys. Lett. 2000, 317, 517.
61. Eustis, S.; El-Sayed, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 16350.
62. Nikoobakht, B.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 3372.
63. Nikoobakht, B.; Wang, J. P.; El-Sayed, M. A. Chem. Phys. Lett. 2002, 366, 17.
64. Dickson, R. M.; Lyon, L. A. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 6095.
65. Murphy, C. J.; Jana, N. R.; Gearheart, L. A.; Obare, S. O.; Caswell, K. K.; Mann, S.; Johnson, C. J.; Davis, S. A.; Dujardin, E.; Edler, K. J. Chem. Nanomater. 2004, 1, 285.
66. Orendorff, C. J.; Hankins, P. L.; Murphy, C. J. Langmuir 2005, 21, 2022.
67. Jana, N. R.; Gearheart, L. A.; Obare, S. O.; Johnson, C. J.; Edler, K. J.; Mann, S.; Murphy, C. J. J. Mater. Chem. 2002, 12, 2909.
68. Nikoobakht, B.; Wang, Z. L.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 8635.
69. Gole, A.; Murphy, C. J. Langmuir 2005, 21, 10756.
70. Caswell, K. K.; Wilson, J. N.; Bunz, U. H. F.; Murphy, C. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13914.
71. Dujardin, E.; Mann, S.; Hsin, L.-B.; Wang, C. R. C. Chem. Commun. (Cambridge) 2001, 1264.
72. Thomas, K. G.; Barazzouk, S.; Ipe, B. I.; Joseph, S. T. S.; Kamat, P. V. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 13066.
73. Joseph, S. T. S.; Ipe, B. I.; Pramod, P.; Thomas, K. G. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 150.
74. Kasha, M. Radiat. Res. 1963, 20, 55.
75. Kasha, M.; Rawls, H. R.; El-Bayoumi, M. A. Pure Appl. Chem. 1965, 11, 371.
76. Valdes-Aguilera, O.; Neckers, D. C. Acc. Chem. Res. 1989, 22, 171.
77. Draine, B. T.; Flatau, P. J. J Opt. Soc. Am. A 1994, 11, 1491.
78. Kelly, K. L.; Coronado, E.; Zhao, L. L.; Schatz, G. C. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 668.
79. Schatz, G. C. Theochem 2001, 573, 73.
80. Brioude, A.; Jiang, X. C.; Pileni, M. P. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 13138.
81. Lee, K.-S.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 20331.
82. Gluodenis, M.; Foss, C. A., Jr. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 9484.
83. Johnson, P. B.; Christy, R. W. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1972, 6, 4370.
84. Draine, B. T.; Goodman, J. Astrophys. J. 1993, 405, 685.
85. Eustis, S.; El-Sayed, M. A. J. Appl. Phys. 2006, in press.
86. Taleb, A.; Petit, C.; Pileni, M. P. Chem. Mater. 1997, 9, 950.
87. Motte, L.; Billoudet, F.; Lacaze, E.; Douin, J.; Pileni, M. P. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 138.
88. Cortie, M. B.; Xu, X.; Ford, M. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 3520.
89. Packard, B. Z.; Toptygin, D. D.; Komoriya, A.; Brand, L. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 752.
90. Kasha, M. Phys. Process. Radiation Biol., Proc. Intern. Symp., Mich. State Univ. 1964, 17.
91. Prodan, E.; Radloff, C.; Halas, N. J.; Nordlander, P. Science (Washington, D. C.) 2003, 302, 419.
92. Aizpurua, J.; Bryant, G. W.; Richter, L. J.; Garcia de Abajo, F. J.; Kelley, B. K.; Mallouk, T. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2005, 71, 235420/1.
93. The spectral band structure is significantly altered when the two nanorods are touching each other end-to-end (Figure 5a, R = 81 nm). Interesting spectral characteristics of particles touching each other have already been investigated by Atwater and co-workers (ref 45). At the same time, exceptions to the applicability of electrodynamic simulations to particles touching each other have also been cited (ref 46).