Изменение формы, фрагментация и сборка золотых наночастиц с использованием импульсных лазеров

Подавляющее большинство выдающихся применений металлических наночастиц (НЧ), разработанных за последние два десятилетия, обусловлено их уникальными оптическими свойствами. В этом контексте рациональный синтез и сборка золотых НЧ были основными направлениями исследований, нацеленными на создание наноплазмонных устройств с заданными оптическими функциональными характеристиками. Таким образом, прогресс в этой области связан с пониманием природы взаимодействия света с такими золотыми наноструктурами, динамика которого была подробно исследована при существенном вкладе технологий коротко- и ультракороткоимпульсных лазеров. В данном обзоре мы сосредоточены на способности импульсных лазеров обеспечить новые фундаментальные представления об электронной динамике, связанной с взаимодействием света со свободными электронами проводимости золотых НЧ, то есть с локализованными поверхностными плазмонными резонансами (LSPR). Возбуждение LSPR фемтосекундным импульсным лазером сопровождается термализацией электронов золотой НЧ и последующей релаксацией решётки нанокристалла и окружающей среды, что обычно приводит к плавлению поверхности. Напротив, наносекундное облучение обычно вызывает фрагментацию AuNP и неконтролируемое плавление вследствие наложения процессов возбуждения и релаксации. Эти концепции были использованы для получения высокомонодисперсных золотых наносфер посредством импульсного лазерного облучения полигональных коллоидов нанокристаллов, а также для изготовления наноструктур с «записанными» оптическими свойствами. Возможность применения импульсного когерентного света была расширена до прямого синтеза и манипулирования золотыми НЧ. При абляции золотой мишени в жидкости импульсными лазерами можно синтезировать сферические золотые НЧ без стабилизирующих лигандов, что является большим преимуществом с точки зрения снижения токсичности и делает эти НЧ особенно подходящими для медицинских применений. Кроме того, было доказано, что фемтосекундное лазерное облучение представляет собой уникальный инструмент для...