A study of plasmonic systems using Layer-by-Layer synthesized core-shell nanoparticles

Datum: 18 september 2018

Locatie: Campus Middelheim, A.143 - Middelheimlaan 1 - 2020 Antwerpen (route: UAntwerpen, Campus Middelheim)

Tijdstip: 16 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Bio-ingenieurswetenschappen

Promovendus: Ramesh Asapu

Promotor: Silvia Lenaerts & Sammy Verbruggen

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Ramesh Asapu - Faculteit Wetenschappen, Departement Bio-ingenieurswetenschappen



Abstract

De toepassing van plasmon nanodeeltjes heeft zijn weg gevonden in meerdere onderzoeksdomeinen zoals zonnecellen, plasmon versterkte fotokatalyse, Raman-spectroscopie en biofotonica. Plasmon materialen hebben een specifieke eigenschap die oppervlakte plasmon resonantie (SPR) wordt genoemd, waarbij een invallende lichtstraal een oscillerende elektronenwolk creëert. Goud en zilver worden het vaakst onderzocht omdat ze SPR over een breed golflengtegebied vertonen en hun SPR-eigenschappen kunnen worden afgestemd zodat de straling van de zon kan gebruikt worden. De toepassing van plasmon nanodeeltjes op het gebied van verontreinigingsbeheersing en alternatieve energie heeft geholpen bij het overwinnen van de nadelen die samenhangen met conventionele UV licht TiO2 fotokatalyse. De belangrijkste mechanismen die verantwoordelijk zijn voor de verbetering van de fotokatalytische efficiëntie zijn een versterkt elektrisch veld, elektronenoverdracht en verbeterde foton-absorptie.

Het doel van dit proefschrift is om de belangrijkste mechanismen te bestuderen die verantwoordelijk zijn voor Ag-TiO2 en Au-TiO2 plasmon versterkte fotokatalytische systemen. Om dit te bereiken werd een plasmon versterkt fotokatalytisch systeem zodanig gesynthetiseerd dat zilver/goud en TiO2 nanodeeltjes contact maken via een scheidingslaag. De dikte van de isolerende scheidingslaag werd vergroot om het elektrische veld uit te sluiten, terwijl een geleidende scheidingslaag, die dik genoeg is om het elektrisch veld uit te sluiten, de elektronenoverdracht mogelijk maakt. De  scheidingslaag werd rond de plasmon deeltjes gevormd om kern-schil nanodeeltjes te synthetiseren met behulp van de colloïdale laag-na-laag (LbL) methode. Vergelijking van de fotokatalytische degradatie van modelcomponenten m.b.v. verschillende Ag-TiO2 en Au-TiO2 plasmon fotokatalytische systemen verschafte een hypothese die de verschillende mechanismen kan verklaren. Elektromagnetische modellering en simulaties werden uitgevoerd met het COMSOL Multiphysics®-programma en zijn een cruciale mechanistische tool voor deze studie. Raman spectroscopie werd gebruikt als een experimenteel bewijs ter ondersteuning van de simulaties die het concept uitleggen dat veldversterking enkel beschikbaar is binnen een afstand van een aantal nanometer van het oppervlak van plasmon nanodeeltjes. Deze studie verschaft cruciale inzichten over de eigenschappen van edelmetaal nanodeeltjes die gebruikt kunnen worden voor het optimaal ontwerpen van plasmon systemen.



Link: http://www.uantwerpen.be/wetenschappen