FEATURES OF CRYSTALLIZATION Ag-Au ALLOY NANOCUSTERS

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In the production of SERS (surface enhanced Raman scattering) substrates, two main approaches to the formation of an array of plasmonic nanoparticles are used: photolithography and chemical methods. Each of them has its own advantages and disadvantages. Vacuum thermal evaporation can also be used. It was chosen for analysis by computer simulation. For this, molecular dynamics simulation of the processes of crystallization of an array of binary Ag - Au nanoparticles was used, which makes it possible to smoothly control the plasmon resonance wavelength. Three arrays of Ag - Au NPs with a diameter of 2,0; 4,0 and 6,0 nm of various target compositions from Ag 90 Au 10 to Ag 50 Au 50 were created. They were subjected to the procedure of cooling from the melt with different rates of the thermal energy removal. In the course of modeling the formation of the internal structure of Ag - Au nanoparticles, conclusions were drawn about the dependence of these processes on the target composition, size, and level of thermal exposure. Based on the regularities obtained, adjustments were made to the technological process of creating SERS substrates using binary Ag - Au nanoparticles.

About the authors

Yury Ya. Gafner

Katanov Khakass State University

Email: ygafner@khsu.RUS
Abakan, Russia

Daria A. Ryzhkova

Katanov Khakass State University

Abakan, Russia

Svetlana L. Gafner

Katanov Khakass State University

Abakan, Russia

Arina A. Cherepovskaya

Katanov Khakass State University

Abakan, Russia

References

  1. Gromov, D.G. Optimization of nanostructures based on Au, Ag, Au-Ag nanoparticles formed by thermal evaporation in vacuum for SERS applications / D.G. Gromov, S.V. Dubkov, A.I. Savitskiy et. al. // Applied Surface Science. - 2019. - V. 489. - P. 701-707. DOI: 10.1016/j. apsusc.2019.05.286.
  2. Рыжкова, Д. А. Термическая стабильность строения малых ГЦК-магических размеров кластеров серебра с начальной аморфной конфигурацией / Д. А. Рыжкова, Ю. Я. Гафнер // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2020. - № 12. - С. 486-492. - doi: 10.26456/pcascnn/2020.12.486. - EDN PUPWAT.
  3. Retout, M. Synthesis of ultrastable and bioconjugable Ag, Au, and bimetallic Ag-Au nanoparticles coated with calix[4]arenes / M. Retout, I. Jabin, G. Bruylants / ACS Omega. - 2021. - V. 6. - I. 30. - Р. 19675-19684. doi: 10.1021/acsomega.1c02327.
  4. Громов, Д.Г. Оптическая спектроскопия массивов биметаллических наночастиц Ag-Au, полученных методом вакуум-термического испарения / Д.Г. Громов, И.В. Мельников, А.И. Савицкий и др. // Письма в журнал технической физики. - 2017. - Т. 43. - Вып. 5. - С. 3-9. doi: 10.21883/PJTF.2017.05.44355.16460.
  5. Cleri, F. Tight binding potentials for transition metals and alloys / F. Cleri, V. Rosato // Physical Review B.- 1993. - V. 48. - I. 1. - Р. 22-33. doi: 10.1103/PhysRevB.48.22.
  6. Verlet, L. Computer "experiments" on classical fluids. I. Thermodynamical properties of Lennard-Jonesmolecules / L. Verlet // Physical Review. - 1967. - V. 159. - I. 1. - P. 98-103. doi: 10.1103/PhysRev.159.98.
  7. Stukowski, A. Visualization and analysis of atomistic simulation data with OVITO - the open visualization tool / A. Stukowski // Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. - 2010. - V. 18. - № 1.- Art. № 015012. - 7 p. doi: 10.1088/0965-0393/18/1/015012.
  8. XMakemol - A program for visualizing atomic and molecular systems. - Режим доступа: www.url: https://manpages.ubuntu.com/manpages/bionic/man1/xmakemol.1.html.- 15.04.2023.
  9. Башкова, Д.А. Применение наночастиц серебра в качестве ячеек фазо-изменяемой памяти / Д.А. Башкова, Ю.Я. Гафнер, С.Л. Гафнер, Л.В. Редель // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2018. - Т. 15. - № 3. - С. 313-319. doi: 10.25712/ASTU.1811-1416.2018.03.001.
  10. Gafner, Yu. Dual structural transition in small nanoparticles of Cu-Au alloy / Yu.Gafner, S. Gafner, L. Redel, I. Zamulin // Journal of Nanoparticle Research. - 2018. - V. 20. - I. 2. - Art.№ 51. - 14 p. doi: 10.1007/s11051-018-4161-2.
  11. Гафнер, Ю.Я. Анализ распределения по размеру бинарных наночастиц Cu-Au при синтезе из газовой среды / Ю.Я. Гафнер, С.Л. Гафнер, Ж.В. Головенько // Письма о материалах. - 2020. - Т. 10. -№ 1.- С. 33-37. doi: 10.22226/2410-3535-2020-1-33-37.
  12. Chui, Y.H. Molecular dynamics investigation of the structural and thermodynamic properties of gold nanoclusters of different morphologies / Y.H. Chui, G. Grochola, I.K. Snook, S.P. Russo // Physical Review B. - 2007. - V. 75. - I. 3.-P. 033404-1-033404-4. doi: 10.1103/PhysRevB.75.033404.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).