Eterodimeri di nanoparticelle d'argento e d'oro (circa 10 nm di diametro); le linee ondulate verdi rappresentano le molecole di tensioattivo nello schema. Il sottostante è un'immagine TEM di nanoparticelle di oro (colore dorato) e argento (grigio scuro) dopo crescita eccessiva epitassiale per 180 sec.
Eterodimeri di Au-Ag interfacciati di alta qualità nel regime di dimensione quantistica (diametro <10 nm) sono stati sintetizzati attraverso un seme mediato, strategia di crescita eccessiva epitassiale confinata in superficie dai ricercatori del gruppo di nanofotonica presso l'Argonne National Laboratory. I calcoli dei primi principi del Theory &Modeling Group hanno confermato che gli effetti sulla dimensione quantistica e la formazione di interfacce Au/Ag portano a un insolito miglioramento della caratteristica risonanza plasmonica della superficie dell'oro e all'emergere di un plasmone a trasferimento di carica attraverso i domini Au/Ag. Per quello che ci risulta, le prestazioni plasmoniche migliorate dovute alla risonanza plasmonica di trasferimento di carica Au/Ag non sono state descritte prima.
Una delle grandi promesse della nanotecnologia è la capacità di controllare e confinare la luce su scale di lunghezza che sono ordini di grandezza inferiori alle lunghezze d'onda ottiche sfruttando un fenomeno noto come plasmoni, che sono oscillazioni collettive di elettroni di conduzione nei metalli eccitati dalla luce visibile. Questa promessa è particolarmente allettante quando le dimensioni delle strutture plasmoniche si avvicinano alla scala molecolare ( <10 nm) perché apre strade alla catalisi, rilevamento, e alcune applicazioni mediche. Però, si suppone generalmente che le prestazioni dei materiali plasmonici degradino significativamente a questa scala a causa dell'insorgenza di effetti quantomeccanici.
Un miglioramento sorprendente è stato osservato in questo regime dimensionale quando sono stati interfacciati due materiali diversi (argento e oro). Attraverso modelli teorici e calcoli quanto-meccanici, gli effetti quantistici sono stati determinati per essere responsabili di questo miglioramento creando una condizione più forte per una risonanza "plasmonica a trasferimento di carica". Le conoscenze acquisite su questo nuovo meccanismo possono suggerire strategie generali per superare le perdite nelle prestazioni plasmoniche nel regime delle dimensioni quantistiche.
