Despite relatively recent discovery, vigorous research has been performed to apply localized surface plasmonic resonance (LSPR) in numerous fields of biophotonic applications such as surface enhanced Raman scattering and metal enhanced fluorescence. LSPR refers to electro-magnetic field enhancement of metallic nanoparticles when the wavelength of incident light matches the resonant frequency of the particle’s free electrons. However, naturally existing metals’ intrinsic properties, i.e., material’s permittivity and refractive index, set a limitation upon tuning range of plasmonic resonance wavelength. To overcome such limitation, recent works have reported studies on plasmonic resonance of bimetallic or metal alloy nano-structures. Yet, conventional methods on alloyed plasmonics incorporates e-beam lithography or dip-pen patterning in fabricating alloyed nanostructures, which are economically expensive and time-consuming methods that are not suitable for biophotonic applications. The objective of this research is to propose a novel method for visible range plasmonic resonance wavelength tuning of plasmonic nanostructures. Gold (Au) and silver (Ag) were used to fabrication metal alloy nanostructures for visible range resonance tuning, while solid-state dewetting method was utilized for wafer-level fabrication at a very low cost. Ag-Au alloyed nanoislands presented in this work provides a new insight in wide-range plasmonic resonance wavelengths tuning in the visible region that can potentially be used for numerous biophotonic applications such as SERS, PEF, and plasmonic color filters.
최근 국부 표면 플라즈몬 공명 (Localized Surface Plasmon Resonance)의 특정 파장대역의 신호의 증폭을 이용하여 표면증강라만분광 (Surface Enhance Raman Scattering), 금속증강형광 (Metal Enhanced Fluorescence) 등 다양한 바이오포톡분야에서 응용이 되고있다. 하지만, 기존에 보고된 논문들은 단일금속 나노구조를 사용하여 LSPR 파장의 조율 범위가 50nm 내지 100nm로 제한이 된다는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 동시열증착법을 통한 다양한 비율의 금은 합금 나노섬을 제작하여 플라즈몬공명파장의 조율범위를 가시광영역인 408 nm 부터 559nm까지 광대역으로 기존 연구의 성과보다 현저히 넓혔고, 고체상비젖음현상을 통한 공정으로 저비용, 대면적 공정을 하였다. 또한, 제작된 나노섬들을 투과전자현미경 (Transmission Electron Microscope)을 통하여 합금으로 제작되었는지의 여부를 확인하였으며, Dark-Field Microscope을 사용하여 국부 표면 플라즈몬 공명 파장의 광대역 조율을 시각화시켰다. 이로써 본연구에서는 금은 나노섬의 합금의 비율을 조절하여 국부 표면 플라즈몬 공명 파장을 광대역에서 조율함으로써 바이오포토닉 응용을 위한 새로운 플라즈모닉 기판의 가능성을 제시하였다.
