Quantitative Ultrafast Electron-Temperature Dynamics in Photo-Excited Au Nanoparticles.
gold
hot electrons
photoemission
plasmonics
ultrafast dynamics
Journal
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
ISSN: 1613-6829
Titre abrégé: Small
Pays: Germany
ID NLM: 101235338
Informations de publication
Date de publication:
Jul 2021
Jul 2021
Historique:
revised:
16
04
2021
received:
05
01
2021
pubmed:
2
6
2021
medline:
2
6
2021
entrez:
1
6
2021
Statut:
ppublish
Résumé
The femtosecond evolution of the electronic temperature of laser-excited gold nanoparticles is measured, by means of ultrafast time-resolved photoemission spectroscopy induced by extreme-ultraviolet radiation pulses. The temperature of the electron gas is deduced by recording and fitting high-resolution photo emission spectra around the Fermi edge of gold nanoparticles providing a direct, unambiguous picture of the ultrafast electron-gas dynamics. These results will be instrumental to the refinement of existing models of femtosecond processes in laterally-confined and bulk condensed-matter systems, and for understanding more deeply the role of hot electrons in technological applications.
Identifiants
pubmed: 34061425
doi: 10.1002/smll.202100050
doi:
Types de publication
Journal Article
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e2100050Subventions
Organisme : H2020 Marie Skłodowska-Curie Actions
ID : 799126
Organisme : NFFA-MIUR
Informations de copyright
© 2021 The Authors. Small published by Wiley-VCH GmbH.
Références
A. M. Brown, R. Sundararaman, P. Narang, W. A. Goddard, H. A. Atwater, Phys. Rev. B 2016, 94, 075120.
F. Bisio, E. Principi, M. Magnozzi, A. Simoncig, E. Giangrisostomi, R. Mincigrucci, L. Pasquali, C. Masciovecchio, F. Boscherini, M. Canepa, Phys. Rev. B 2017, 96, 081119.
J. R. M. Saavedra, A. Asenjo-Garcia, F. J. García de Abajo, ACS Photonics 2016, 3, 1637.
Y. Dubi, Y. Sivan, Light Sci. Appl. 2019, 8, 89.
M. Ferrera, G. Della Valle, M. Sygletou, M. Magnozzi, D. Catone, P. O'Keeffe, A. Paladini, F. Toschi, L. Mattera, M. Canepa, F. Bisio, ACS Photonics 2020, 7, 959.
S. Kumar, A. K. Sood, Ultrafast Response of Plasmonic Nanostructures, Springer International Publishing, New York 2016, pp. 131-167.
M. L. Brongersma, N. J. Halas, P. Nordlander, Nat. Nanotechnol. 2015, 10, 25.
G. Baffou, H. Rigneault, Phys. Rev. B 2011, 84, 035415.
S. Guo, S. Zhang, S. Sun, Angew. Chem 2013, 52, 8526.
Z. Bian, T. Tachikawa, P. Zhang, M. Fujitsuka, T. Majima, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 458.
C. Clavero, Nat. Photonics 2014, 8, 95.
M. J. Kale, T. Avanesian, P. Christopher, ACS Catal. 2014, 4, 116.
V. E. Ferry, J. N. Munday, H. A. Atwater, Adv. Mater. 2010, 22, 4794.
H. A. Atwater, A. Polman, Nat. Mater. 2010, 9, 205.
D. V. Talapin, J.-S. Lee, M. V. Kovalenko, E. V. Shevchenko, Chem. Rev. 2010, 110, 389.
E. Stratakis, E. Kymakis, Mater. Today 2013, 16, 133.
M. Sygletou, C. Petridis, E. Kymakis, E. Stratakis, Adv. Mater. 2017, 29, 1700335.
J. G. Liu, H. Zhang, S. Link, P. Nordlander, ACS Photonics 2018, 5, 2584.
K. J. Smith, Y. Cheng, E. S. Arinze, N. E. Kim, A. E. Bragg, S. M. Thon, ACS Photonics 2018, 5, 805.
V. G. Kravets, A. V. Kabashin, W. L. Barnes, A. N. Grigorenko, Chem. Rev. 2018, 118, 5912.
B. Sepúlveda, P. C. Angelomé, L. M. Lechuga, L. M. Liz-Marzán, Nano Today 2009, 4, 244.
A. Manjavacas, J. G. Liu, V. Kulkarni, P. Nordlander, ACS Nano 2014, 8, 7630.
A. B. Taylor, A. M. Siddiquee, J. W. M. Chon, ACS Nano 2014, 8, 12071.
L. O. Herrmann, V. K. Valev, C. Tserkezis, J. S. Barnard, S. Kasera, O. A. Scherman, J. Aizpurua, J. J. Baumberg, Nat. Commun. 2014, 5, 4568.
G. González-Rubio, P. Díaz-Núñez, A. Rivera, A. Prada, G. Tardajos, J. González-Izquierdo, L. Bañares, P. Llombart, L. G. Macdowell, M. Alcolea Palafox, L. M. Liz-Marzán, O. Peña-Rodríguez, A. Guerrero-Martínez, Science 2017, 358, 640.
D. Catone, A. Ciavardini, L. Di Mario, A. Paladini, F. Toschi, A. Cartoni, I. Fratoddi, I. Venditti, A. Alabastri, R. Proietti Zaccaria, P. O'Keeffe, J. Phys. Chem. Lett. 2018, 9, 5002.
A. Arbouet, C. Voisin, D. Christofilos, P. Langot, N. D. Fatti, F. Vallée, J. Lermé, G. Celep, E. Cottancin, M. Gaudry, M. Pellarin, M. Broyer, M. Maillard, M. P. Pileni, M. Treguer, Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 177401.
C. Voisin, D. Christofilos, P. A. Loukakos, N. Del Fatti, F. Vallée, J. Lermé, M. Gaudry, E. Cottancin, M. Pellarin, M. Broyer, Phys. Rev. B 2004, 69, 195416.
E. Minutella, F. Schulz, H. Lange, J. Phys. Chem. Lett. 2017, 8, 4925.
G. V. Hartland, L. V. Besteiro, P. Johns, A. O. Govorov, ACS Energy Lett. 2017, 2, 1641.
X. Zhang, C. Huang, M. Wang, P. Huang, X. He, Z. Wei, Sci. Rep. 2018, 8, 10499.
O. A. Douglas-Gallardo, M. Berdakin, T. Frauenheim, C. G. Sánchez, Nanoscale 2019, 11, 8604.
T. Stoll, P. Maioli, A. Crut, N. Fatti, F. Vallée, Eur. Phys. J. B 2014, 87, 260.
M. Magnozzi, M. Ferrera, L. Mattera, M. Canepa, F. Bisio, Nanoscale 2019, 11, 1140.
M. Ferrera, M. Magnozzi, F. Bisio, M. Canepa, Phys. Rev. Mater. 2019, 3, 105201.
M. B. Mohamed, T. S. Ahmadi, S. Link, M. Braun, M. A. El-Sayed, Chem. Phys. Lett. 2001, 343, 55.
M. J. Feldstein, C. D. Keating, Y.-H. Liau, M. J. Natan, N. F. Scherer, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 6638.
J. H. Hodak, I. B. Martini, G. V. Hartland, Chem. Phys. Lett. 1998, 284, 135.
X. Wang, Y. Guillet, P. R. Selvakannan, H. Remita, B. Palpant, J. Phys. Chem. C 2015, 119, 7416.
H. Harutyunyan, A. B. F. Martinson, D. Rosenmann, L. K. Khorashad, L. V. Besteiro, A. O. Govorov, G. P. Wiederrecht, Nat. Nanotechnol. 2015, 10, 770.
B. Van de Broek, D. Grandjean, J. Trekker, J. Ye, K. Verstreken, G. Maes, G. Borghs, S. Nikitenko, L. Lagae, C. Bartic, K. Temst, M. J. Van Bael, Small 2011, 7, 2498.
A. Plech, S. Ibrahimkutty, S. Reich, G. Newby, Nanoscale 2017, 9, 17284.
H. H. Richardson, M. T. Carlson, P. J. Tandler, P. Hernandez, A. O. Govorov, Nano Lett. 2009, 9, 1139.
A. Li, M. Reutzel, Z. Wang, D. Novko, B. Gumhalter, H. Petek, ACS Photonics 2021, 8, 247.
R. Cucini, T. Pincelli, G. Panaccione, D. Kopic, F. Frassetto, P. Miotti, G. M. Pierantozzi, S. Peli, A. Fondacaro, A. De Luisa, A. De Vita, P. Carrara, D. Krizmancic, D. T. Payne, F. Salvador, A. Sterzi, L. Poletto, F. Parmigiani, G. Rossi, F. Cilento, Struct. Dyn. 2020, 7, 014303.
H. Hövel, I. Barke, H.-G. Boyen, P. Ziemann, M. G. Garnier, P. Oelhafen, Phys. Rev. B 2004, 70, 045424.
R. L. Kurtz, D. A. Browne, G. J. Mankey, J. Phys. Condens. Matter 2007, 19, 355001.
R. Sundararaman, P. Narang, A. S. Jermyn, W. A. GoddardIII, H. A. Atwater, Nat. Commun. 2014, 5, 5788.
M. Bernardi, J. Mustafa, J. B. Neaton, S. G. Louie, Nat. Commun. 2015, 6, 7044.
T. P. Rossi, P. Erhart, M. Kuisma, ACS Nano 2020, 14, 9963.
A. O. Govorov, H. Zhang, Y. K. Gun'ko, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 16616.
A. O. Govorov, H. Zhang, H. V. Demir, Y. K. Gun'ko, Nano Today 2014, 9, 85.
L. Chang, L. V. Besteiro, J. Sun, E. Y. Santiago, S. K. Gray, Z. Wang, A. O. Govorov, ACS Energy Lett. 2019, 4, 2552.
N. Del Fatti, C. Voisin, M. Achermann, S. Tzortzakis, D. Christofilos, F. Vallée, Phys. Rev. B 2000, 61, 16956.
G. V. Hartland, Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 5263.
R. H. M. Groeneveld, R. Sprik, A. Lagendijk, Phys. Rev. B 1992, 45, 5079.
C.-K. Sun, F. Vallée, L. H. Acioli, E. P. Ippen, J. G. Fujimoto, Phys. Rev. B 1994, 50, 15337.
M. Imamura, A. Tanaka, Phys. Rev. B 2006, 73, 125409.
M. Zavelani-Rossi, D. Polli, S. Kochtcheev, A.-L. Baudrion, J. Béal, V. Kumar, E. Molotokaite, M. Marangoni, S. Longhi, G. Cerullo, P.-M. Adam, G. D. Valle, ACS Photonics 2015, 2, 521.
G. Della Valle, F. Scotognella, A. R. Srimath Kandada, M. Zavelani-Rossi, H. Li, M. Conforti, S. Longhi, L. Manna, G. Lanzani, F. Tassone, J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 3337.
R. Gaspari, G. Della Valle, S. Ghosh, I. Kriegel, F. Scotognella, A. Cavalli, L. Manna, Nano Lett. 2017, 17, 7691.
G. Della Valle, D. Polli, P. Biagioni, C. Martella, M. C. Giordano, M. Finazzi, S. Longhi, L. Duò, G. Cerullo, F. Buatier de Mongeot, Phys. Rev. B 2015, 91, 235440.
M. G. Silva, D. C. Teles-Ferreira, L. Siman, C. R. Chaves, L. O. Ladeira, S. Longhi, G. Cerullo, C. Manzoni, A. M. de Paula, G. Della Valle, Phys. Rev. B 2018, 98, 115407.
J.-S. G. Bouillard, W. Dickson, D. P. O'Connor, G. A. Wurtz, A. V. Zayats, Nano Lett. 2012, 12, 1561.
M. Bernardi, J. Mustafa, J. Neaton, S. G. Louie, Nat. Commun. 2015, 6, 7044.
A. Schirato, M. Maiuri, A. Toma, S. Fugattini, R. Proietti Zaccaria, P. Laporta, P. Nordlander, G. Cerullo, A. Alabastri, G. Della Valle, Nat. Photon. 2020, 14, 723.
B. Mueller, B. Rethfeld, Appl. Surf. Sci. 2014, 302, 24.
N. Medvedev, I. Milov, Phys. Rev. B 2020, 102, 064302.
I. Valenti, S. Benedetti, A. di Bona, V. Lollobrigida, A. Perucchi, P. Di Pietro, S. Lupi, S. Valeri, P. Torelli, J. Appl. Phys. 2015, 118, 165304.
L. Oloff, M. Oura, K. Rossnagel, A. Chainani, M. Matsunami, R. Eguchi, T. Kiss, Y. Nakatani, T. Yamaguchi, J. Miyawaki, M. Taguchi, K. Yamagami, T. Togashi, T. Katayama, K. Ogawa, M. Yabashi, T. Ishikawa, New J. Phys. 2014, 16, 123045.
L. Oloff, A. Chainani, M. Matsunami, K. Takahashi, T. Togashi, H. Osawa, K. Hanff, A. Quer, R. Matsushita, R. Shiraishi, M. Nagashima, A. Kimura, K. Matsuishi, M. Yabashi, Y. Tanaka, G. Rossi, T. Ishikawa, K. Rossnagel, M. Oura, Sci. Rep. 2016, 6, 35087.
D. Kühn, E. Giangrisostomi, R. Jay, N. Sorgenfrei, A. Foehlisch, New J. Phys. 2019, 21, 073042.