Nanooptics of Plasmonic Nanomatryoshkas: Shrinking the Size of a Core-Shell Junction to Subnanometer

Nano Letters

Volumn 15, Issue 10, 2015, Pages 6419-6428

  Lin, Li ^a   Zapata, Mario ^b,c   Xiong, Min ^a   Liu, Zhonghui ^a   Wang, Shanshan ^a   Xu, Hong ^a   Borisov, Andrei G ^d   Gu, Hongchen ^a   Nordlander, Peter ^e   Aizpurua, Javier ^b   Ye, Jian ^a  

^a SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY   (China)

^b DONOSTIA INTERNATIONAL PHYSICS CENTER DIPC   (Spain)

^c UNIVERSIDAD DE LOS ANDES   (Colombia)

^d INSTITUT DES SCIENCES MOLÉCULAIRES D ORSAY   (France)

^e RICE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

nanoshells; Plasmon; quantum plasmonics; tunneling plasmon

Indexed keywords

CHARGE TRANSFER; ELECTRON TRANSPORT PROPERTIES; ELECTRON TUNNELING; NANOSHELLS; QUANTUM CHEMISTRY; QUANTUM ELECTRONICS; QUANTUM THEORY; RAMAN SCATTERING; SELF ASSEMBLED MONOLAYERS; SEPARATION; SHELLS (STRUCTURES); SUBSTRATES; SURFACE SCATTERING;

CLASSICAL APPROACH; ELECTRON TRANSPORT; FAR-FIELD PROPERTIES; MOLECULAR JUNCTION; PLASMONIC DEVICES; QUANTUM MECHANICAL EFFECTS; QUANTUM PLASMONICS; SURFACE ENHANCED RAMAN SCATTERING (SERS);

PLASMONS;

EID: 84944397491     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b02931     Document Type: Article

References (77)

1. Atwater, H. A.; Polman, A. Nat. Mater. 2010, 9, 205-213 10.1038/nmat2629
2. Christopher, P.; Xin, H.; Linic, S. Nat. Chem. 2011, 3, 467-472 10.1038/nchem.1032
3. Linden, S.; Enkrich, C.; Wegener, M.; Zhou, J.; Koschny, T.; Soukoulis, C. M. Science 2004, 306, 1351-1353 10.1126/science.1105371
4. Shalaev, V. M. Nat. Photonics 2007, 1, 41-48 10.1038/nphoton.2006.49
5. Zijlstra, P.; Chon, J. W.; Gu, M. Nature 2009, 459, 410-413 10.1038/nature08053
6. Maier, S. A.; Kik, P. G.; Atwater, H. A.; Meltzer, S.; Harel, E.; Koel, B. E.; Requicha, A. A. Nat. Mater. 2003, 2, 229-232 10.1038/nmat852
7. Anker, J. N.; Hall, W. P.; Lyandres, O.; Shah, N. C.; Zhao, J.; Van Duyne, R. P. Nat. Mater. 2008, 7, 442-453 10.1038/nmat2162
8. Kravets, V. G.; Schedin, F.; Jalil, R.; Britnell, L.; Gorbachev, R. V.; Ansell, D.; Thackray, B.; Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Kabashin, A. V.; Grigorenko, A. N. Nat. Mater. 2013, 12, 304-309 10.1038/nmat3537
9. Khoury, C. G.; Norton, S. J.; Vo-Dinh, T. ACS Nano 2009, 3, 2776-2788 10.1021/nn900664j
10. Ye, J.; Van Dorpe, P. Nanoscale 2012, 4, 7205-7211 10.1039/c2nr32353b
11. Ye, J.; Wen, F. F.; Sobhani, H.; Lassiter, J. B.; Van Dorpe, P.; Nordlander, P.; Halas, N. J. Nano Lett. 2012, 12, 1660-1667 10.1021/nl3000453
12. Wen, F.; Ye, J.; Liu, N.; Van Dorpe, P.; Nordlander, P.; Halas, N. J. Nano Lett. 2012, 12, 5020-5026 10.1021/nl302799h
13. Prodan, E.; Radloff, C.; Halas, N.; Nordlander, P. Science 2003, 302, 419-422 10.1126/science.1089171
14. Bardhan, R.; Mukherjee, S.; Mirin, N. A.; Levit, S. D.; Nordlander, P.; Halas, N. J. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 7378-7383 10.1021/jp9095387
15. Ayala-Orozco, C.; Liu, J. G.; Knight, M. W.; Wang, Y.; Day, J. K.; Nordlander, P.; Halas, N. J. Nano Lett. 2014, 14, 2926-2933 10.1021/nl501027j
16. Shen, W.; Lin, X.; Jiang, C.; Li, C.; Lin, H.; Huang, J.; Wang, S.; Liu, G.; Yan, X.; Zhong, Q. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 7308-7312 10.1002/anie.201502171
17. Hong, S.; Acapulco, J. A., Jr; Jang, H. Y.; Park, S. Chem. Mater. 2014, 26, 3618-3623 10.1021/cm500846w
18. Song, J.; Duan, B.; Wang, C.; Zhou, J.; Pu, L.; Fang, Z.; Wang, P.; Lim, T. T.; Duan, H. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 6838-6841 10.1021/ja502024d
19. Feng, Y.; Wang, Y.; Wang, H.; Chen, T.; Tay, Y. Y.; Yao, L.; Yan, Q.; Li, S.; Chen, H. Small 2012, 8, 246-251 10.1002/smll.201102215
20. Mukherjee, S.; Sobhani, H.; Lassiter, J. B.; Bardhan, R.; Nordlander, P.; Halas, N. J. Nano Lett. 2010, 10, 2694-2701 10.1021/nl1016392
21. Hu, Y.; Noelck, S. J.; Drezek, R. A. ACS Nano 2010, 4, 1521-1528 10.1021/nn901743m
22. Kulkarni, V.; Prodan, E.; Nordlander, P. Nano Lett. 2013, 13, 5873-5879 10.1021/nl402662e
23. Zapata, M.; Beltran, A. S. C.; Borisov, A. G.; Aizpurua, J. Opt. Express 2015, 23, 8134-8149 10.1364/OE.23.008134
24. Kang, J. W.; So, P. T.; Dasari, R. R.; Lim, D.-K. Nano Lett. 2015, 15, 1766-1772 10.1021/nl504444w
25. Zhao, B.; Shen, J.; Chen, S.; Wang, D.; Li, F.; Mathur, S.; Song, S.; Fan, C. Chem. Sci. 2014, 5, 4460-4466 10.1039/C4SC01792G
26. Scholl, J. A.; García-Etxarri, A.; Koh, A. L.; Dionne, J. A. Nano Lett. 2013, 13, 564-569 10.1021/nl304078v
27. Tan, S. F.; Wu, L.; Yang, J. K.; Bai, P.; Bosman, M.; Nijhuis, C. A. Science 2014, 343, 1496-1499 10.1126/science.1248797
28. Savage, K. J.; Hawkeye, M. M.; Esteban, R.; Borisov, A. G.; Aizpurua, J.; Baumberg, J. J. Nature 2012, 491, 574-577 10.1038/nature11653
29. Tame, M.; McEnery, K.; Özdemir, Ş.; Lee, J.; Maier, S.; Kim, M. Nat. Phys. 2013, 9, 329-340 10.1038/nphys2615
30. Duan, H.; Fernández-Domínguez, A. I.; Bosman, M.; Maier, S. A.; Yang, J. K. Nano Lett. 2012, 12, 1683-1689 10.1021/nl3001309
31. Kern, J.; Großmann, S.; Tarakina, N. V.; Häckel, T.; Emmerling, M.; Kamp, M.; Huang, J.-S.; Biagioni, P.; Prangsma, J. C.; Hecht, B. Nano Lett. 2012, 12, 5504-5509 10.1021/nl302315g
32. Esteban, R.; Borisov, A. G.; Nordlander, P.; Aizpurua, J. Nat. Commun. 2012, 3, 825 10.1038/ncomms1806
33. Wu, L.; Duan, H.; Bai, P.; Bosman, M.; Yang, J. K.; Li, E. ACS Nano 2013, 7, 707-716 10.1021/nn304970v
34. Marinica, D.; Kazansky, A.; Nordlander, P.; Aizpurua, J.; Borisov, A. G. Nano Lett. 2012, 12, 1333-1339 10.1021/nl300269c
35. Zuloaga, J.; Prodan, E.; Nordlander, P. Nano Lett. 2009, 9, 887-891 10.1021/nl803811g
36. Lim, D.-K.; Jeon, K.-S.; Hwang, J.-H.; Kim, H.; Kwon, S.; Suh, Y. D.; Nam, J.-M. Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 452-460 10.1038/nnano.2011.79
37. Gandra, N.; Singamaneni, S. Adv. Mater. 2013, 25, 1022-1027 10.1002/adma.201203415
38. Esteban, R.; Zugarramurdi, A.; Zhang, P.; Nordlander, P.; Garcia-Vidal, F. J.; Borisov, A. G.; Aizpurua, J. Faraday Discuss. 2015, 178, 151-183 10.1039/C4FD00196F
39. Johnson, P. B.; Christy, R.-W. Phys. Rev. B 1972, 6, 4370-4379 10.1103/PhysRevB.6.4370
40. Palik, E. D. Handbook of Optical Constants of Solids; Academic Press: Orlando, FL, 1985.
41. Walczak, M. M.; Chung, C.; Stole, S. M.; Widrig, C. A.; Porter, M. D. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 2370-2378 10.1021/ja00007a004
42. Ozbay, E. Science 2006, 311, 189-193 10.1126/science.1114849
43. Ye, J.; Van Dorpe, P.; Van Roy, W.; Borghs, G.; Maes, G. Langmuir 2009, 25, 1822-1827 10.1021/la803768y
44. Oldenburg, S. J.; Averitt, R. D.; Westcott, S. L.; Halas, N. J. Chem. Phys. Lett. 1998, 288, 243-247 10.1016/S0009-2614(98)00277-2
45. Nehl, C. L.; Grady, N. K.; Goodrich, G. P.; Tam, F.; Halas, N. J.; Hafner, J. H. Nano Lett. 2004, 4, 2355-2359 10.1021/nl048610a
46. Ye, J.; de Broek, B.; De Palma, R.; Libaers, W.; Clays, K.; Van Roy, W.; Borghs, G.; Maes, G. Colloids Surf., A 2008, 322, 225-233 10.1016/j.colsurfa.2008.03.033
47. Li, J. F.; Huang, Y. F.; Ding, Y.; Yang, Z. L.; Li, S. B.; Zhou, X. S.; Fan, F. R.; Zhang, W.; Zhou, Z. Y.; Wu, D. Y. Nature 2010, 464, 392-395 10.1038/nature08907
48. Bain, C. D.; Troughton, E. B.; Tao, Y. T.; Evall, J.; Whitesides, G. M.; Nuzzo, R. G. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 321-335 10.1021/ja00183a049
49. Joo, S. W.; Han, S. W.; Kim, K. J. Colloid Interface Sci. 2001, 240, 391-399 10.1006/jcis.2001.7692
50. Pontes, R. B.; Novaes, F. D.; Fazzio, A.; da Silva, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 8996-8997 10.1021/ja0612495
51. Reed, M. A.; Zhou, C.; Muller, C.; Burgin, T.; Tour, J. Science 1997, 278, 252-254 10.1126/science.278.5336.252
52. Nitzan, A.; Ratner, M. A. Science 2003, 300, 1384-1389 10.1126/science.1081572
53. Tao, N. Nat. Nanotechnol. 2006, 1, 173-181 10.1038/nnano.2006.130
54. Reddy, P.; Jang, S.-Y.; Segalman, R. A.; Majumdar, A. Science 2007, 315, 1568-1571 10.1126/science.1137149
55. Xiao, X.; Xu, B.; Tao, N. J. Nano Lett. 2004, 4, 267-271 10.1021/nl035000m
56. Tsutsui, M.; Taniguchi, M.; Kawai, T. Nano Lett. 2009, 9, 2433-2439 10.1021/nl901142s
57. Strange, M.; Rostgaard, C.; Häkkinen, H.; Thygesen, K. S. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2011, 83, 115108 10.1103/PhysRevB.83.115108
58. Pontes, R. B.; Rocha, A. R.; Sanvito, S.; Fazzio, A.; da Silva, A. J. R. ACS Nano 2011, 5, 795-804 10.1021/nn101628w
59. Venkataraman, L.; Klare, J. E.; Nuckolls, C.; Hybertsen, M. S.; Steigerwald, M. L. Nature 2006, 442, 904-907 10.1038/nature05037
60. Kiguchi, M.; Nakamura, H.; Takahashi, Y.; Takahashi, T.; Ohto, T. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 22254-22261 10.1021/jp1095079
61. Kim, Y.; Pietsch, T.; Erbe, A.; Belzig, W.; Scheer, E. Nano Lett. 2011, 11, 3734-3738 10.1021/nl201777m
62. Bürkle, M.; Viljas, J. K.; Vonlanthen, D.; Mishchenko, A.; Schön, G.; Mayor, M.; Wandlowski, T.; Pauly, F. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2012, 85, 075417 10.1103/PhysRevB.85.075417
63. Benz, F.; Tserkezis, C.; Herrmann, L. O.; de Nijs, B.; Sanders, A.; Sigle, D. O.; Pukenas, L.; Evans, S. D.; Aizpurua, J.; Baumberg, J. J. Nano Lett. 2015, 15, 669-674 10.1021/nl5041786
64. Pérez-González, O.; Zabala, N.; Borisov, A.; Halas, N.; Nordlander, P.; Aizpurua, J. Nano Lett. 2010, 10, 3090-3095 10.1021/nl1017173
65. Love, J. C.; Estroff, L. A.; Kriebel, J. K.; Nuzzo, R. G.; Whitesides, G. M. Chem. Rev. 2005, 105, 1103-1170 10.1021/cr0300789
66. García de Abajo, F. J.; Howie, A. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2002, 65, 115418 10.1103/PhysRevB.65.115418
67. Baer, R.; Seideman, T.; Ilani, S.; Neuhauser, D. J. Chem. Phys. 2004, 120, 3387-3396 10.1063/1.1640611
68. Keller, A.; Atabek, O.; Ratner, M.; Mujica, V. J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys. 2002, 35, 4981-4988 10.1088/0953-4075/35/24/303
69. Song, P.; Meng, S.; Nordlander, P.; Gao, S. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2012, 86, 121410 10.1103/PhysRevB.86.121410
70. Zhu, W.; Crozier, K. B. Nat. Commun. 2014, 5, 5228 10.1038/ncomms6228
71. Ye, J.; Chen, C.; Lagae, L.; Maes, G.; Borghs, G.; Van Dorpe, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 11222-11224 10.1039/c0cp00872a
72. Park, W.-H.; Kim, Z. H. Nano Lett. 2010, 10, 4040-4048 10.1021/nl102026p
73. Matsuhita, R.; Horikawa, M.; Naitoh, Y.; Nakamura, H.; Kiguchi, M. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 1791-1795 10.1021/jp3112638
74. Tong, L.; Zhu, T.; Liu, Z. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 1296-1304 10.1039/C001054P
75. Cho, S. H.; Han, H. S.; Jang, D.-J.; Kim, K.; Kim, M. S. J. Phys. Chem. 1995, 99, 10594-10599 10.1021/j100026a024
76. Osawa, M.; Matsuda, N.; Yoshii, K.; Uchida, I. J. Phys. Chem. 1994, 98, 12702-12707 10.1021/j100099a038
77. Chenal, C.; Birke, R. L.; Lombardi, J. R. ChemPhysChem 2008, 9, 1617-1623 10.1002/cphc.200800221