Synergetic Light-Harvesting and Near-Field Enhancement in Multiscale Patterned Gold Substrates

Autores
Guerra Hernandez, Luis Alfonso; Daza Millone, Maria Antonieta; Cortés, Emiliano; Castez, Marcos Federico; Auguie, Baptiste Maxime Raphael; Vela, Maria Elena; Salvarezza, Roberto Carlos; Fainstein, Alejandro
Año de publicación
2015
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Sphere-segment void (SSV) cavities have emerged as promising substrates for reproducible Surface Enhanced Raman Scattering (SERS), offering strong and uniform electromagnetic enhancement associated with the excitation of cavity-like localized surface plasmon resonances tunable across the UV-vis-near IR range, with a facile large-scale fabrication process. High-resolution electron micrographs of these structures reveal a considerable departure from the idealized smooth spherical cavity shape; notably, the electrochemical deposition of gold yields an important surface roughness. We investigate this contribution to the SERS activity of SSV substrates with a series of experiments, varying the degree of surface roughness using thermal annealing and gradual electrochemical roughening. Notably, we observe that both roughness features and cavity-like modes operate in conjunction as a multiscale antenna to provide larger SERS efficiency than the two mechanisms considered separately. We conclude that the main role of the ordered cavity structure is to increase the plasmonic mode density near rough surface features, thus, optimizing the coupling of far-field radiation (light harvesting) to locally enhanced near fields.
Fil: Guerra Hernandez, Luis Alfonso. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Daza Millone, Maria Antonieta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina
Fil: Cortés, Emiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina
Fil: Castez, Marcos Federico. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina
Fil: Auguie, Baptiste Maxime Raphael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Vela, Maria Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina
Fil: Salvarezza, Roberto Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina
Fil: Fainstein, Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina
Materia
Multiscale Antennas
Plasmonic Substrates
Roughness
Sensing
Sphere-Segment Void Arrays
Surface Enhanced Raman Spectroscopies
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
OAI Identificador
oai:ri.conicet.gov.ar:11336/48938
Acceder
id CONICETDig_2d460e6d7fda0404b3bcc3ac25674865
oai_identifier_str oai:ri.conicet.gov.ar:11336/48938
network_acronym_str CONICETDig
repository_id_str 3498
network_name_str CONICET Digital (CONICET)
spelling Synergetic Light-Harvesting and Near-Field Enhancement in Multiscale Patterned Gold SubstratesGuerra Hernandez, Luis AlfonsoDaza Millone, Maria AntonietaCortés, EmilianoCastez, Marcos FedericoAuguie, Baptiste Maxime RaphaelVela, Maria ElenaSalvarezza, Roberto CarlosFainstein, AlejandroMultiscale AntennasPlasmonic SubstratesRoughnessSensingSphere-Segment Void ArraysSurface Enhanced Raman Spectroscopieshttps://purl.org/becyt/ford/2.10https://purl.org/becyt/ford/2Sphere-segment void (SSV) cavities have emerged as promising substrates for reproducible Surface Enhanced Raman Scattering (SERS), offering strong and uniform electromagnetic enhancement associated with the excitation of cavity-like localized surface plasmon resonances tunable across the UV-vis-near IR range, with a facile large-scale fabrication process. High-resolution electron micrographs of these structures reveal a considerable departure from the idealized smooth spherical cavity shape; notably, the electrochemical deposition of gold yields an important surface roughness. We investigate this contribution to the SERS activity of SSV substrates with a series of experiments, varying the degree of surface roughness using thermal annealing and gradual electrochemical roughening. Notably, we observe that both roughness features and cavity-like modes operate in conjunction as a multiscale antenna to provide larger SERS efficiency than the two mechanisms considered separately. We conclude that the main role of the ordered cavity structure is to increase the plasmonic mode density near rough surface features, thus, optimizing the coupling of far-field radiation (light harvesting) to locally enhanced near fields.Fil: Guerra Hernandez, Luis Alfonso. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Daza Millone, Maria Antonieta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Cortés, Emiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Castez, Marcos Federico. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Auguie, Baptiste Maxime Raphael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Vela, Maria Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Salvarezza, Roberto Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Fainstein, Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaAmerican Chemical Society2015-08info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11336/48938Guerra Hernandez, Luis Alfonso; Daza Millone, Maria Antonieta; Cortés, Emiliano; Castez, Marcos Federico; Auguie, Baptiste Maxime Raphael; et al.; Synergetic Light-Harvesting and Near-Field Enhancement in Multiscale Patterned Gold Substrates; American Chemical Society; ACS Photonics; 2; 9; 8-2015; 1355-13652330-4022CONICET DigitalCONICETenginfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1021/acsphotonics.5b00345info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.5b00345info:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/reponame:CONICET Digital (CONICET)instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas2025-09-29T10:46:54Zoai:ri.conicet.gov.ar:11336/48938instacron:CONICETInstitucionalhttp://ri.conicet.gov.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://ri.conicet.gov.ar/oai/requestdasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:34982025-09-29 10:46:54.525CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicasfalse
dc.title.none.fl_str_mv Synergetic Light-Harvesting and Near-Field Enhancement in Multiscale Patterned Gold Substrates
title Synergetic Light-Harvesting and Near-Field Enhancement in Multiscale Patterned Gold Substrates
spellingShingle Synergetic Light-Harvesting and Near-Field Enhancement in Multiscale Patterned Gold Substrates
Guerra Hernandez, Luis Alfonso
Multiscale Antennas
Plasmonic Substrates
Roughness
Sensing
Sphere-Segment Void Arrays
Surface Enhanced Raman Spectroscopies
title_short Synergetic Light-Harvesting and Near-Field Enhancement in Multiscale Patterned Gold Substrates
title_full Synergetic Light-Harvesting and Near-Field Enhancement in Multiscale Patterned Gold Substrates
title_fullStr Synergetic Light-Harvesting and Near-Field Enhancement in Multiscale Patterned Gold Substrates
title_full_unstemmed Synergetic Light-Harvesting and Near-Field Enhancement in Multiscale Patterned Gold Substrates
title_sort Synergetic Light-Harvesting and Near-Field Enhancement in Multiscale Patterned Gold Substrates
dc.creator.none.fl_str_mv Guerra Hernandez, Luis Alfonso
Daza Millone, Maria Antonieta
Cortés, Emiliano
Castez, Marcos Federico
Auguie, Baptiste Maxime Raphael
Vela, Maria Elena
Salvarezza, Roberto Carlos
Fainstein, Alejandro
author Guerra Hernandez, Luis Alfonso
author_facet Guerra Hernandez, Luis Alfonso
Daza Millone, Maria Antonieta
Cortés, Emiliano
Castez, Marcos Federico
Auguie, Baptiste Maxime Raphael
Vela, Maria Elena
Salvarezza, Roberto Carlos
Fainstein, Alejandro
author_role author
author2 Daza Millone, Maria Antonieta
Cortés, Emiliano
Castez, Marcos Federico
Auguie, Baptiste Maxime Raphael
Vela, Maria Elena
Salvarezza, Roberto Carlos
Fainstein, Alejandro
author2_role author
author
author
author
author
author
author
dc.subject.none.fl_str_mv Multiscale Antennas
Plasmonic Substrates
Roughness
Sensing
Sphere-Segment Void Arrays
Surface Enhanced Raman Spectroscopies
topic Multiscale Antennas
Plasmonic Substrates
Roughness
Sensing
Sphere-Segment Void Arrays
Surface Enhanced Raman Spectroscopies
purl_subject.fl_str_mv https://purl.org/becyt/ford/2.10
https://purl.org/becyt/ford/2
dc.description.none.fl_txt_mv Sphere-segment void (SSV) cavities have emerged as promising substrates for reproducible Surface Enhanced Raman Scattering (SERS), offering strong and uniform electromagnetic enhancement associated with the excitation of cavity-like localized surface plasmon resonances tunable across the UV-vis-near IR range, with a facile large-scale fabrication process. High-resolution electron micrographs of these structures reveal a considerable departure from the idealized smooth spherical cavity shape; notably, the electrochemical deposition of gold yields an important surface roughness. We investigate this contribution to the SERS activity of SSV substrates with a series of experiments, varying the degree of surface roughness using thermal annealing and gradual electrochemical roughening. Notably, we observe that both roughness features and cavity-like modes operate in conjunction as a multiscale antenna to provide larger SERS efficiency than the two mechanisms considered separately. We conclude that the main role of the ordered cavity structure is to increase the plasmonic mode density near rough surface features, thus, optimizing the coupling of far-field radiation (light harvesting) to locally enhanced near fields.
Fil: Guerra Hernandez, Luis Alfonso. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Daza Millone, Maria Antonieta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina
Fil: Cortés, Emiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina
Fil: Castez, Marcos Federico. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina
Fil: Auguie, Baptiste Maxime Raphael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Vela, Maria Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina
Fil: Salvarezza, Roberto Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina
Fil: Fainstein, Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina
description Sphere-segment void (SSV) cavities have emerged as promising substrates for reproducible Surface Enhanced Raman Scattering (SERS), offering strong and uniform electromagnetic enhancement associated with the excitation of cavity-like localized surface plasmon resonances tunable across the UV-vis-near IR range, with a facile large-scale fabrication process. High-resolution electron micrographs of these structures reveal a considerable departure from the idealized smooth spherical cavity shape; notably, the electrochemical deposition of gold yields an important surface roughness. We investigate this contribution to the SERS activity of SSV substrates with a series of experiments, varying the degree of surface roughness using thermal annealing and gradual electrochemical roughening. Notably, we observe that both roughness features and cavity-like modes operate in conjunction as a multiscale antenna to provide larger SERS efficiency than the two mechanisms considered separately. We conclude that the main role of the ordered cavity structure is to increase the plasmonic mode density near rough surface features, thus, optimizing the coupling of far-field radiation (light harvesting) to locally enhanced near fields.
publishDate 2015
dc.date.none.fl_str_mv 2015-08
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
info:ar-repo/semantics/articulo
format article
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/11336/48938
Guerra Hernandez, Luis Alfonso; Daza Millone, Maria Antonieta; Cortés, Emiliano; Castez, Marcos Federico; Auguie, Baptiste Maxime Raphael; et al.; Synergetic Light-Harvesting and Near-Field Enhancement in Multiscale Patterned Gold Substrates; American Chemical Society; ACS Photonics; 2; 9; 8-2015; 1355-1365
2330-4022
CONICET Digital
CONICET
url http://hdl.handle.net/11336/48938
identifier_str_mv Guerra Hernandez, Luis Alfonso; Daza Millone, Maria Antonieta; Cortés, Emiliano; Castez, Marcos Federico; Auguie, Baptiste Maxime Raphael; et al.; Synergetic Light-Harvesting and Near-Field Enhancement in Multiscale Patterned Gold Substrates; American Chemical Society; ACS Photonics; 2; 9; 8-2015; 1355-1365
2330-4022
CONICET Digital
CONICET
dc.language.none.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1021/acsphotonics.5b00345
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.5b00345
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
eu_rights_str_mv openAccess
rights_invalid_str_mv https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
application/pdf
application/pdf
application/pdf
application/pdf
application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv American Chemical Society
publisher.none.fl_str_mv American Chemical Society
dc.source.none.fl_str_mv reponame:CONICET Digital (CONICET)
instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
reponame_str CONICET Digital (CONICET)
collection CONICET Digital (CONICET)
instname_str Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
repository.name.fl_str_mv CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
repository.mail.fl_str_mv dasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.ar
_version_ 1844614511723544576
score 13.070432

Publicaciones similares