بررسی خواص اپتیکی نانو ذرات نوبل فلزات

در این تحقیق با استفاده از نظریه ی تابعی چگالی به بررسی خواص الکترونی و پایداری ساختاری نانو خوشه های نوبل فلزات به کمک نرم افزار گوسین2009 پرداختیم. از بین خوشه های 14، 38، 62، 92 و 116 اتمی که در نظر گرفتیم، ساختار خوشه های 14 و 38 اتمی را بهینه کردیم و این نتیجه حاصل شد که بهینه سازی تأثیر چندانی در انرژی کل و پایداری ساختاری این خوشه ها نمی گذارد. شبه پتانسیل های cep-4g و lanl2dzرا برای هر سه نوبل فلز به کار برده و برای مس و نقره محاسبات تمام الکترونی را نیز با استفاده از پایه ی3-21g انجام دادیم. انرژی گذار بین نواری را برای هر سه نوبل فلز مس، طلا و نقره محاسبه و تغییرات آن را بر حسب اندازه ی خوشه بررسی کردیم. با افزایش اندازه، در مورد مس و نقره به جز خوشه ی 92 اتمی کاهش گذار بین نواری و در مورد طلا روند تغییرات منظمی را مشاهده نکردیم. اینکه مقادیر مربوط به خوشه ی 92 اتمی در هر سه نوبل فلز خارج از روند است می تواند ناشی از نحوه ی قطع اتم ها روی سطح خوشه باشد، که باعث به وجود آمدن تقارن سطحیِ متفاوتی نسبت به سایر خوشه ها شده است. البته لازم به ذکر است که در مورد هر سه نوبل فلز، انرژی گذار بین نواریِ محاسبه شده با افزایش اندازه ی خوشه به مقادیر تجربی نزدیک می شود که این مقادیر برای نقره، مس، طلا به ترتیب برابر با 4، 2/2 و4/2 الکترون- ولت می باشد. چگالی بار سطحی، چگالی ترازهای الکترونی، اختلاف انرژی آخرین تراز پر و اولین تراز خالی(گاف انرژی) و انرژی تشکیلِ خوشه های مختلف را نیز محاسبه کردیم. با افزایش اندازه ی خوشه، روند کاهشی در انرژی تشکیل و اختلاف انرژیِ آخرین تراز پر و اولین تراز خالی مشاهده کردیم. کاهش انرژی تشکیل با افزایش اندازه ی خوشه دلالت بر پایداری ساختاری بیشتر خوشه های بزرگتر دارد. بررسی خواص الکترونی به خصوص گذار بین نواریِ نانو خوشه های نوبل فلزات به دلیل تأثیر زیادی که روی تشدید پلاسمون سطحی این نانو ذرات دارد از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با توجه به اینکه تشدید پلاسمون سطحی اساس کار حسگرهای زیستی است توجه محققین زیادی را به خود جلب کرده است.