Resumo: Nanoestruturas baseadas em materiais plasmônicos têm sido cada vez mais reconhecidas como materiais promissores para compor futuras tecnologias de captação de energia solar. Sua atividade catalítica depende fortemente dos portadores quentes de alta energia, denominados elétrons quentes, formados a partir do decaimento plasmônico por via não radiativa. A presença de hot spots dentro da estrutura pode melhorar significativamente a formação de tais portadores de carga. Além disso, a excitação de modos plasmônicos escuros e interferências de Fano podem contribuir para a formação de elétrons quentes em abundância. Nesse sentido, dímeros de nanocubos de prata arredondados (AgNC) podem ser usados como plataformas modelo para estudar esses efeitos. No presente trabalho, investigamos a resposta eletromagnética de dímeros de nanocubos de prata em função do arredondamento das arestas. Nosso objetivo é estudar a correlação entre as ressonâncias de Fano e a geração de elétrons quentes, analisando a resposta óptica de campo próximo e campo distante nesses sistemas. Empregamos o método dos elementos de contorno (Boundary Element Method, BEM) para as simulações através ferramentas MNPBEM17. Nanocubos de prata de 50 nm foram simulados em vácuo a uma distância de gap de 1 nm entre as partículas e com arredondamento de arestas variando de 20 a 80%. Os espectros resultantes mostraram múltiplas interferências Fano em toda a faixa espectral visível. Além disso, as integrais de volume e superfície dos campos elétricos internos sugeriram que os modos plasmônicos de maior energia envolvidos nas ressonâncias de Fano apresentavam maior confinamento na superfície da partícula e, por sua vez, contribuíram mais substancialmente para a formação de elétrons quentes do que os modos de menor energia. Esta evidência revela uma nova tendência inversa de intensidades relativas em comparação com a indicada pelos perfis de absorção dos nano sistemas. Complementarmente, um modelo de oscilador acoplado foi empregado, oferecendo informações adicionais sobre as ressonâncias de Fano manifestadas nesses sistemas. No geral, nosso trabalho contribui fortemente para uma melhor compreensão da interação entre os efeitos de campo na geração de elétrons quentes e, assim, para o desenvolvimento futuro de dispositivos catalíticos versáteis e mais eficientes Ver menos

Abstract: Nanostructures based on plasmonic materials have been increasingly recognized as promising materials to compose future technologies for solar energy harvesting. Their catalytic activity relies strongly on the high-energy hot carriers (HCs) formed from nonradiative plasmon decay. The presence of hot spots within the structure can enormously improve the formation of such carriers. Additionally, the excitation of dark plasmon modes and Fano interferences can contribute to the abundant formation of HCs. In this sense, rounded silver nanocube (AgNC) dimers can be used as model platforms to study these effects. Herein, we investigate the electromagnetic response of AgNC dimers as a function of the edge rounding. We aim to study the correlation between Fano resonances and the generation of HCs by analyzing the near-field and far-field optical response in those systems. We employed the boundary element method (BEM) for the simulations through the MNPBEM17 toolbox. The 50 nm AgNCs were modeled in vacuum with a gap distance of 1 nm and edge rounding varying from 20 to 80%. The simulated spectra showed multiple tunable Fano interferences across the visible range. Moreover, the surface and total inner electric fields suggested that gap plasmon modes of higher energy involved in the Fano dips were more confined to the surface and contributed more substantially to forming HCs than lower energy modes. This evidence reveals a novel inverse trend of relative intensities compared to the indicated by the absorption profiles. Complementarily, a coupled oscillator model was evoked to offer additional insights into the Fano resonances manifested in those systems. Overall, our work contributes to a better understanding of the interplay between far-field and near-field effects in HC generation and, thus, to designing versatile and more efficient catalytic devices Ver menos