Surface-enhanced light emission from single hot spots in tollens reaction silver nanoparticle films: Linear versus nonlinear optical excitation

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 115, Issue 28, 2011, Pages 13645-13659

  Borys, Nicholas J ^a   Lupton, John M ^a,b  

^a UNIVERSITY OF UTAH   (United States)

^b UNIVERSITY OF REGENSBURG   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANALYTE MOLECULES; ANISOTROPY DISTRIBUTION; ANTICORRELATION; CONTINUUM GENERATIONS; EMISSION DECAYS; EMISSION PROCESS; EMISSION PROPERTIES; EMISSION SPECTRUMS; EXCITATION WAVELENGTH; FILM MORPHOLOGY; GROWTH CONDITIONS; HIGH-RESOLUTION TRANSMISSION MICROSCOPIES; HOT SPOT; LIGHT GENERATION; LOCAL FIELDS; LOCALIZED SURFACE PLASMON; NANOSCALE REGIONS; NANOSTRUCTURE MORPHOLOGIES; NON-LINEAR OPTICAL; NON-LINEAR RESPONSE; NONLINEAR EXCITATION; NONLINEAR OPTICAL EFFECTS; OPTICAL RESPONSE; POLARIZATION ANISOTROPY; POLARIZATION MEMORY; POWER DEPENDENCE; SECOND-HARMONIC; SILVER CLUSTER; SILVER FILM; SILVER MIRROR REACTIONS; SILVER NANOPARTICLES; SINGLE HOT SPOT; SINGLE MOLECULE; SPECTRAL DIFFUSION; STRUCTURE FORMATIONS; SURFACE ENHANCEMENT; SURFACE-ENHANCED RAMAN SCATTERING; TEMPERATURE DEPENDENCE;

AMPLIFICATION; ANISOTROPY; ELECTROMAGNETIC FIELDS; ELECTROMAGNETIC WAVE POLARIZATION; EMISSION SPECTROSCOPY; FILM GROWTH; LIGHT; METALLIC FILMS; MORPHOLOGY; OPTICAL PROPERTIES; PHOTOEXCITATION; RAMAN SCATTERING; SCANNING ELECTRON MICROSCOPY; SURFACE PLASMON RESONANCE;

SILVER;

EID: 79960413122     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp203866g     Document Type: Article

References (107)

1. Michaels, A. M.; Nirmal, M.; Brus, L. E. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 9932
2. Nie, S. M.; Emery, S. R. Science 1997, 275, 1102
3. Kneipp, K.; Wang, Y.; Kneipp, H.; Perelman, L. T.; Itzkan, I.; Dasari, R.; Feld, M. S. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1667
4. Bizzarri, A. R.; Cannistraro, S. Chem. Phys. 2003, 290, 297
5. Xu, H. X.; Bjerneld, E. J.; Kall, M.; Borjesson, L. Phys. Rev. Lett. 1999, 83, 4357
6. Jiang, J.; Bosnick, K.; Maillard, M.; Brus, L. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 9964
7. Bosnick, K. A.; Jiang, J.; Brus, L. E. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 8096
8. Brus, L. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1742
9. Camden, J. P.; Dieringer, J. A.; Wang, Y. M.; Masiello, D. J.; Marks, L. D.; Schatz, G. C.; Van Duyne, R. P. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12616
10. Dieringer, J. A.; Lettan, R. B.; Scheidt, K. A.; Van Duyne, R. P. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 16249
11. Pieczonka, N. P. W.; Aroca, R. F. ChemPhysChem 2005, 6, 2473
12. Etchegoin, P. G.; Le Ru, E. C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 6079
13. Bizzarri, A. R.; Cannistraro, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 5315
14. Walter, M. J.; Borys, N. J.; Gaefke, G.; Höger, S.; Lupton, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16830
15. Walter, M. J.; Lupton, J. M.; Becker, K.; Feldmann, J.; Gaefke, G.; Höger, S. Phys. Rev. Lett. 2007, 98, 137401
16. Tsai, D. P.; Kovacs, J.; Wang, Z. H.; Moskovits, M.; Shalaev, V. M.; Suh, J. S.; Botet, R. Phys. Rev. Lett. 1994, 72, 4149
17. Shalaev, V. M.; Sarychev, A. K. Phys. Rev. B 1998, 57, 13265
18. Gresillon, S.; Aigouy, L.; Boccara, A. C.; Rivoal, J. C.; Quelin, X.; Desmarest, C.; Gadenne, P.; Shubin, V. A.; Sarychev, A. K.; Shalaev, V. M. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 4520
19. Sarychev, A. K.; Shubin, V. A.; Shalaev, V. M. Phys. Rev. B 1999, 60, 16389
20. Gadenne, P.; Quelin, X.; Ducourtieux, S.; Gresillon, S.; Aigouy, L.; Rivoal, J. C.; Shalaev, V.; Sarychev, A. Phys. B 2000, 279, 52
21. Breit, M.; Podolskiy, V. A.; Gresillon, S.; von Plessen, G.; Feldmann, J.; Rivoal, J. C.; Gadenne, P.; Sarychev, A. K.; Shalaev, V. M. Phys. Rev. B 2001, 64, 125106
22. van Dijk, M. A.; Lippitz, M.; Orrit, M. Acc. Chem. Res. 2005, 38, 594
23. Safonov, V. P.; Shalaev, V. M.; Markel, V. A.; Danilova, Y. E.; Lepeshkin, N. N.; Kim, W.; Rautian, S. G.; Armstrong, R. L. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 1102
24. Stockman, M. I.; Faleev, S. V.; Bergman, D. J. Phys. Rev. Lett. 2001, 87, 167401
25. Ducourtieux, S.; Gresillon, S.; Boccara, A. C.; Rivoal, J. C.; Quelin, X.; Gadenne, P.; Drachev, V. P.; Bragg, W. D.; Safonov, V. P.; Podolskiy, V. A.; Ying, Z. C.; Armstrong, R. L.; Shalaev, V. M. J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 2000, 9, 105
26. Moskovits, M. Rev. Mod. Phys. 1985, 57, 783
27. Peyser, L. A.; Vinson, A. E.; Bartko, A. P.; Dickson, R. M. Science 2001, 291, 103
28. Andersen, P. C.; Jacobson, M. L.; Rowlen, K. L. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 2148
29. Boyd, G. T.; Yu, Z. H.; Shen, Y. R. Phys. Rev. B 1986, 33, 7923
30. Markel, V. A.; Muratov, L. S.; Stockman, M. I.; George, T. F. Phys. Rev. B 1991, 43, 8183
31. Chen, W.; Joly, A. G.; Roark, J. Phys. Rev. B 2002, 65, 245404
32. Dulkeith, E.; Niedereichholz, T.; Klar, T. A.; Feldmann, J.; von Plessen, G.; Gittins, D. I.; Mayya, K. S.; Caruso, F. Phys. Rev. B 2004, 70, 205424
33. Geddes, C. D.; Parfenov, A.; Gryczynski, I.; Lakowicz, J. R. Chem. Phys. Lett. 2003, 380, 269
34. Maali, A.; Cardinal, T.; Treguer-Delapierre, M. Phys. E 2003, 17, 559
35. Wilcoxon, J. P.; Martin, J. E.; Parsapour, F.; Wiedenman, B.; Kelley, D. F. J. Chem. Phys. 1998, 108, 9137
36. Zheng, J.; Ding, Y.; Tian, B. Z.; Wang, Z. L.; Zhuang, X. W. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10472
37. Zhu, G.; Gavrilenko, V. I.; Noginov, M. A. J. Chem. Phys. 2007, 127, 104503
38. Eichelbaum, M.; Kneipp, J.; Schmidt, B. E.; Panne, U.; Rademann, K. ChemPhysChem 2008, 9, 2163
39. Dai, Y.; Hu, X.; Wang, C.; Chen, D. P.; Jiang, X. W.; Zhu, C. S.; Yu, B. K.; Qiu, J. R. Chem. Phys. Lett. 2007, 439, 81
40. Treguer, M.; Rocco, F.; Lelong, G.; Le Nestour, A.; Cardinal, T.; Maali, A.; Lounis, B. Solid State Sci. 2005, 7, 812
41. Geddes, C. D.; Parfenov, A.; Gryczynski, I.; Lakowicz, J. R. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 9989
42. Jacobson, M. L.; Rowlen, K. L. Chem. Phys. Lett. 2005, 401, 52
43. Aiboushev, A. V.; Astafiev, A. A.; Lozovik, Y. E.; Merkulova, S. P.; Nadtochenko, V. A.; Sarkisov, O. M. Phys. Lett. A 2008, 372, 5193
44. Bouhelier, A.; Bachelot, R.; Lerondel, G.; Kostcheev, S.; Royer, P.; Wiederrecht, G. P. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 267405
45. Poliakov, E. Y.; Markel, V. A.; Shalaev, V. M.; Botet, R. Phys. Rev. B 1998, 57, 14901
46. Seal, K.; Sarychev, A. K.; Noh, H.; Genov, D. A.; Yamilov, A.; Shalaev, V. M.; Ying, Z. C.; Cao, H. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 226101
47. Markel, V. A.; Shalaev, V. M.; Zhang, P.; Huynh, W.; Tay, L.; Haslett, T. L.; Moskovits, M. Phys. Rev. B 1999, 59, 10903
48. Ducourtieux, S. Phys. Rev. B 2001, 64, 165403
49. Heritage, J. P.; Bergman, J. G.; Pinczuk, A.; Worlock, J. M. Chem. Phys. Lett. 1979, 67, 229
50. Chen, C. K.; Decastro, A. R. B.; Shen, Y. R. Phys. Rev. Lett. 1981, 46, 145
51. Chen, C. K.; Heinz, T. F.; Ricard, D.; Shen, Y. R. Phys. Rev. B 1983, 27, 1965
52. Mooradian, A. Phys. Rev. Lett. 1969, 22, 185
53. Birke, R. L.; Lombardi, J. R.; Gersten, J. I. Phys. Rev. Lett. 1979, 43, 71
54. Barnes, W. L.; Dereux, A.; Ebbesen, T. W. Nature 2003, 424, 824
55. Anker, J. N.; Hall, W. P.; Lyandres, O.; Shah, N. C.; Zhao, J.; Van Duyne, R. P. Nat. Mater. 2008, 7, 442
56. Chaudhuri, D.; Galusha, J. W.; Walter, M. J.; Borys, N. J.; Bartl, M. H.; Lupton, J. M. Nano Lett. 2009, 9, 952
57. Saito, Y.; Wang, J. J.; Smith, D. A.; Batchelder, D. N. Langmuir 2002, 18, 2959
58. Wang, Z. J.; Pan, S. L.; Krauss, T. D.; Du, H.; Rothberg, L. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 8638
59. Wang, Z. J.; Rothberg, L. J. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 3387
60. Wang, Z.; Rothberg, L. J. Appl. Phys. B: Laser Opt. 2006, 84, 289
61. Link, S.; El-Sayed, M. A. Annu. Rev. Phys. Chem. 2003, 54, 331
62. Hache, F.; Ricard, D.; Flytzanis, C. J. Opt. Soc. Am. B 1986, 3, 1647
63. Aktsipetrov, O. A.; Elyutin, P. V.; Nikulin, A. A.; Ostrovskaya, E. A. Phys. Rev. B 1995, 51, 17591
64. Jensen, L. L.; Jensen, L. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 15697
65. Harutyunyan, H.; Palomba, S.; Renger, J.; Quidant, R.; Novotny, L. Nano Lett. 2010, 10, 5076
66. Drachev, V. P.; Kim, W. T.; Safonov, V. P.; Podolskiy, V. A.; Zakovryashin, N. S.; Khaliullin, E. N.; Shalaev, V. M.; Armstrong, R. L. J. Mod. Opt. 2002, 49, 645
67. Simon, H. J.; Mitchell, D. E.; Watson, J. G. Phys. Rev. Lett. 1974, 33, 1531
68. Bozhevolnyi, S. I.; Beermann, J.; Coello, V. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 197403
69. Beermann, J.; Bozhevolnyi, S. I. Phys. Rev. B 2004, 69, 155429
70. Zentgraf, T.; Christ, A.; Kuhl, J.; Giessen, H. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 243901
71. Stockman, M. I.; Bergman, D. J.; Anceau, C.; Brasselet, S.; Zyss, J. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 057402
72. Borys, N. J.; Walter, M. J.; Lupton, J. M. Phys. Rev. B 2009, 80, 161407
73. Saito, Y.; Wang, J. J.; Batchelder, D. N.; Smith, D. A. Langmuir 2003, 19, 6857
74. Kamat, P. V. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 7729
75. Johansson, P.; Xu, H. X.; Kall, M. Phys. Rev. B 2005, 72, 035427
76. Monti, O. L. A.; Fourkas, J. T.; Nesbitt, D. J. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 1604
77. Moerner, W. E.; Orrit, M. Science 1999, 283, 1670
78. Norrod, K. L.; Rowlen, K. L. Anal. Chem. 1998, 70, 4218
79. Jacobson, M. L.; Rowlen, K. L. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 19491
80. Moran, A. M.; Sung, J. H.; Hicks, E. M.; Van Duyne, R. P.; Spears, K. G. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 4501
81. Lippitz, M.; Kulzer, F.; Orrit, M. ChemPhysChem 2005, 6, 770
82. Zolotavin, P.; Permenova, E.; Sarkisov, O.; Nadtochenko, V.; Azouani, R.; Portes, P.; Chhor, K.; Kanaev, A. Chem. Phys. Lett. 2008, 457, 342
83. Novotny, L.; Hecht, B. Principles of Nano-Optics, Cambridge University Press: New York, 2006.
84. Hebert, T.; Wiggenhauser, H.; Kolb, D. M. J. Chem. Phys. 1989, 91
85. König, L.; Rabin, I.; Schulze, W.; Ertl, G. Science 1996, 274
86. Wiggenhauser, H.; Schroeder, W.; Kolb, D. M. J. Chem. Phys. 1988, 88
87. Maretti, L.; Billone, P. S.; Liu, Y.; Scaiano, J. C. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13972
88. Patel, S. A.; Richards, C. I.; Hsiang, J. C.; Dickson, R. M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 11602
89. Lakowicz, J. R.; Shen, Y.; DAuria, S.; Malicka, J.; Fang, J.; Gryczynski, Z.; Gryczynski, I. Anal. Biochem. 2002, 301
90. Gonzalez, J. I.; Vosch, T.; Dickson, R. M. Phys. Rev. B 2006, 74, 235404
91. Patel, S. A.; Cozzuol, M.; Hales, J. M.; Richards, C. I.; Sartin, M.; Hsiang, J. C.; Vosch, T.; Perry, J. W.; Dickson, R. M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 20264
92. Drachev, V. P.; Khaliullin, E. N.; Kim, W.; Alzoubi, F.; Rautian, S. G.; Safonov, V. P.; Armstrong, R. L.; Shalaev, V. M. Phys. Rev. B 2004, 69, 035318
93. Beversluis, M. R.; Bouhelier, A.; Novotny, L. Phys. Rev. B 2003, 68, 115433
94. Dudley, J. M.; Genty, G.; Coen, S. Rev. Mod. Phys. 2006, 78, 1135
95. Burstein, E.; Chen, Y. J.; Chen, C. Y.; Lundquist, S.; Tosatti, E. Solid State Commun. 1979, 29, 567
96. Otto, A. Surf. Sci. 1978, 75, L392
97. Weiss, A.; Haran, G. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 12348
98. Moore, A. A.; Jacobson, M. L.; Belabas, N.; Rowlen, K. L.; Jonas, D. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7292
99. Itoh, T.; Biju, V.; Ishikawa, M.; Kikkawa, Y.; Hashimoto, K.; Ikehata, A.; Ozaki, Y. J. Chem. Phys. 2006, 124, 134708
100. Itoh, T.; Kikkawa, Y.; Biju, V.; Ishikawa, M.; Ikehata, A.; Ozaki, Y. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 21536
101. Itoh, T.; Kikkawa, Y.; Yoshida, K.; Hashimoto, K.; Biju, V.; Ishikawa, M.; Ozaki, Y. J. Photochem. Photobiol., A 2006, 183, 322
102. Le Ru, E. C.; Etchegoin, P. G.; Grand, J.; Félidj, N.; Aubard, J.; Lévi, G. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 16076
103. Doering, W. E.; Nie, S. M. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 311
104. Diebold, E. D.; Peng, P.; Mazur, E. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 16356
105. Fang, Y.; Seong, N. H.; Dlott, D. D. Science 2008, 321, 388
106. Becker, K.; Lupton, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 6468
107. Ringler, M.; Klar, T. A.; Schwemer, A.; Susha, A. S.; Stehr, J.; Raschke, G.; Funk, S.; Borowski, M.; Nichtl, A.; Kurzinger, K.; Phillips, R. T.; Feldmann, J. Nano Lett. 2007, 7, 2753