Описание оптических свойств материалов магниевой плазмоники с использованием подхода DFT+U

Серебро и золото, как наиболее востребованные и распространенные плазмонные материалы, имеют тем не менее ограничения не только по стоимости, но и по гибкости настройки ширины и профиля поверхностного плазмонного резонанса наночастиц составов Ag, Au, AgAu. Поэтому для создания, например, широкополосных поглотителей света рассматриваются магний и другие плазмонные металлы. В настоящей работе изучаются оптические спектры экстинкции сплавов и составных наночастиц с архитектурой твердого раствора и “ядро-оболочка” содержащих золото и магний. Диэлектрические свойства сплавов рассчитываются в приближении независимых электронных возбуждений на основе электронной структуры изучаемых соединений, полученной методом теории функционала плотности с поправкой Хаббарда (DFT+U). Рассчитанные спектры оптической экстинкции наночастиц золото-магниевых сплавов показывают, что основные изменения происходят в области длин волн менее 500 nm. При этом положение резонанса оказывается заметно ниже значений, предсказываемых правилом Вегарда. Описание экспериментального спектра экстинкции образца стекла, содержащего золото и магний, с помощью рассчитанных спектров указывает на формирование в образце составных наночастиц с ядром из сплава Au$_3$Mg и оболочкой Au.