Centre d’Élaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales (UPR 8011)


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Couplage des nanoparticules d’Ag avec un feuillet de graphene

Nous avons associé nos nanostructures d’Ag enterrées à un feuillet de graphène, les nanostructures OD et la couche 2D étant à une distance nanomètrique contrôlée au sein d’un même matériau composite. Notre objectif est de proposer une nouvelle façon de modifier sans contact les propriétés électroniques et optiques des couches de graphène dans des zones spécifiques.

L’implantation d’ions Ag+ a été réalisée à travers une grille micrométrique, permettant le transfert du design 2D du masque sous la forme d’une architecture plasmonique 2D intégrée à la couche de silice isolante.

Dans les régions implantées, où le feuillet de graphène se retrouve en regard des AgNPs, la diffusion Raman est exaltée par effet électromagnétique (figure de gauche). Par ailleurs, on observe (figure de droite), un décalage de la fréquence de la bande 2D du graphène vers les plus faibles nombres d’onde, qui peut être attribué à un dopage n du graphène. Le fort signal de Raman électronique (« background » de la figure de gauche) observé dans ces mêmes régions est une preuve supplémentaire d’une injection optique d’électrons assistée par les lasmons dans les couches de graphène.

Gauche : spectres Raman correspondant aux 5 zones caractéristiques définies dans l’encart ; Droite : bandes Raman de second ordre d’un feuillet de graphène tricouche déposé : sur SiO2 / Si (courbe verte), au voisinage des AgNPs (courbe rouge) et à la limite entre ces deux régions (courbe violette). L’encart de la figure de gauche montre l’intensité intégrée de la bande 2D dans le feuillet de graphène.

Plasmon-enhanced scattering and charge transfer in few-layer graphene interacting with buried printed 2D-pattern of silver nanoparticles, Carles, R. ; Bayle, M. ; Bonafos, C., nanotechnology, 29, 175301 (2018).

Financement : cette étude a été financée par le projet NEXT "LANCE".