주변 매질 굴절률에 의한 LSPR 적색 편이

금속 나노입자의 플라즈몬 공명 파장은 주변 매질의 실수부 굴절률 n_med에 따라 (대략 선형적으로) 편이하며, 이는 정전기적 쌍극자 분극률 조건 Re[ε(ω)] = −2ε_med에 의해 결정된다. 키랄 AuNP의 경우, 입자가 저굴절률 매질(물)에서 고굴절률 매질로 옮겨지면 CD/자기 쌍극자 공명을 포함한 키로옵틱 밴드 전체가 적색 편이한다.

키랄 AuNP / 페로브스카이트 시스템에서의 적색 편이 (paper_192)

• 물속에서 432-helicoid-III LSPR / CD 피크는 ~600 nm에 위치하지만, 고굴절률 3D 혼합 Pb–Sn 페로브스카이트 Cs₀.₀₅FA₀.₅MA₀.₄₅Pb₀.₅Sn₀.₅I₃에 내포되면 NIR 영역으로 적색 편이하여, 808 nm에서 CD/CPL 검출이 가능해진다 (see Kim et al., Adv. Sci. (2022), Fig. 1d–g, Fig. 3j).
• CTAB로 표면 처리된 키랄 AuNP에서 암모늄 헤드기는 인접 매질(페로브스카이트 A-자리 삽입, PCBM 카르보닐)과 상호작용하여, 비상호작용 매질(C₆₀, 물) 대비 λ_res 대 n_med의 기울기를 추가로 증폭시킨다 — 이는 이중 기울기 FT-IR + 타원편광분석법(ellipsometry) 분석으로 입증되었다 (see Kim et al., Adv. Sci. (2022), Fig. 2c–d).

연관 관계

• 굴절률에 의한 적색 편이는 페로브스카이트 매트릭스 내부에서 Helicoid III의 키랄 gap-magnetic-dipole-resonance를 가시광 영역에서 NIR 영역으로 이동시키며, 이는 chiral-AuNP-perovskite-composite CPL 검출을 위한 분광학적 매칭의 핵심 원리이다.
• 이 편이는 chiral-MIM-capacitive-coupling (Au 상부층 MIM)에서 나타나는 소자 수준의 용량성 적색 편이와는 구별된다 — 전자는 순수한 유전 환경 효과이며, 결합 공진기 효과가 아니다.