Plasmonic nanoengineering in hollow metal nanostructures: an electron energy-loss spectroscopy study

Resumen en Español Las nanoestructuras metálicas están siendo objeto de gran atención dada su capacidad para generar resonancias plasmónicas, que son oscilaciones colectivas de electrones alojados en la banda de conducción en un metal excitado por efecto de un campo electromagnético. El creciente interés entorno a las nanoestructuras metálicas como fuentes de plasmones, ha resultado en el desarrollo de un nuevo campo, la plasmónica, definida como la ciencia y tecnología de la generación, control y manipulación de las excitaciones resultantes de las interaciones de la luz con la materia. Las nanoestructuras plasmónicas encuentran aplicaciones en diversos campos que cubren biología, física, química, ingeniería y medicina. Por ejemplo, son ampliamente usados en sensores, espectroscopía Raman aumentada por la superficie (SERS), celdas solares potenciadas con plasmones, fotodetectores, sistemas de transporte de medicamentos en el cuerpo y terapia de cáncer, así como nanoláseres, capas de invisibilidad y computación cuántica. Es bien sabido que las propiedades plasmónicas de las nanoestructuras metálicas se ven muy afectadas por diferentes parámetros, como el tamaño, la forma, la composición y las condiciones ambientales. Por tanto, entender y manipular las propiedades de los plasmones en la escala nanométrica es imprescindible para fabricar dispositivos con las características deseadas. En este manuscrito de tesis, presentamos un detallado estudio de caracterización de las propiedades plasmónicas de nanoestructuras huecas de AuAg, empleando técnicas espectroscópicas de pérdida de energía electrónica (en inglés, electron energy-loss spectroscopy, EELS). Se sabe que las nanoestructuras huecas muestran propiedades plasmónicas mejoradas si se comparan con las mismas estructuras macizas, debido al acoplamiento de las resonancias plasmónicas internas y externas. Este estudio incluye los primeros ejemplos de mapeo de plasmones resueltos espacialmente en nanoestructuras huecas de AuAg, tales come nanocajas y nanotubos, en 2 y 3D. Este manuscrito de tesis está divido en seis capítulos. El Capítulo 1 es la introducción, que incluye las bases teóricas de la resonancia de plasmones de superficie, revisiones de los diferentes parámetros que afectan a las propiedades plasmónicas de nanoestructuras metálicas, las áreas de aplicación de las nanoestructuras plasmónicas y las técnicas de caracterización usadas para determinar estas propiedades. En el Capítulo 2 se presentan los