بررسی خواص اپتیکی نانو ذرات نوبل فلزات

در این تحقیق با استفاده از نظریه‌ی تابعی چگالی به بررسی خواص الکترونی و پایداری ساختاری نانو خوشه‌های نوبل فلزات به کمک نرم‌افزار گوسین2009 پرداختیم. از بین خوشه‌های 14، 38، 62، 92 و 116 اتمی که در نظر گرفتیم، ساختار خوشه‌های 14 و 38 اتمی را بهینه کردیم و این نتیجه حاصل شد که بهینه‌سازی تأثیر چندانی در انرژی کل و پایداری ساختاری این خوشه‌ها نمی‌گذارد. شبه پتانسیل‌های cep-4g و lanl2dzرا برای هر سه نوبل فلز به‌کار برده و برای مس و نقره محاسبات تمام الکترونی را نیز با استفاده از پایه‌ی3-21g انجام دادیم. انرژی گذار بین‌نواری را برای هر سه نوبل فلز مس، طلا و نقره محاسبه و تغییرات آن را بر حسب اندازه‌ی خوشه بررسی کردیم. با افزایش اندازه، در مورد مس و نقره به جز خوشه‌ی 92 اتمی کاهش گذار بین‌نواری و در مورد طلا روند تغییرات منظمی را مشاهده نکردیم. اینکه مقادیر مربوط به خوشه‌ی 92 اتمی در هر سه نوبل فلز خارج از روند است می‌تواند ناشی از نحوه‌ی قطع اتم‌ها روی سطح خوشه باشد، که باعث به وجود آمدن تقارن سطحیِ متفاوتی نسبت به سایر خوشه‌ها شده است. البته لازم به ذکر است که در مورد هر سه نوبل فلز، انرژی گذار بین‌نواریِ محاسبه شده با افزایش اندازه‌ی خوشه به مقادیر تجربی نزدیک می‌شود که این مقادیر برای نقره، مس، طلا به ترتیب برابر با 4، 2/2 و2/4 الکترون- ‌ولت می‌باشد. چگالی بار سطحی، چگالی ترازهای الکترونی، اختلاف انرژی آخرین تراز پر و اولین تراز خالی(گاف انرژی) و انرژی تشکیلِ خوشه‌های مختلف را نیز محاسبه کردیم. با افزایش اندازه‌ی خوشه، روند کاهشی در انرژی تشکیل و اختلاف انرژیِ آخرین تراز پر و اولین تراز خالی مشاهده کردیم. کاهش انرژی تشکیل با افزایش اندازه‌ی خوشه دلالت بر پایداری ساختاری بیشتر خوشه‌های بزرگتر دارد. بررسی خواص الکترونی به خصوص گذار بین‌نواریِ نانو خوشه‌های نوبل فلزات به دلیل تأثیر زیادی که روی تشدید پلاسمون سطحی این نانو ذرات دارد از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. با توجه به اینکه تشدید پلاسمون سطحی اساس کار حسگرهای زیستی است توجه محققین زیادی را به خود جلب کرده است.