Quantum Confinement Features in EPR and UV-vis Spectra of Al/Au Nanosystems

Abstract

Композитна наносистема Al/Au, синтезована методом співвідновлення з розчину (з використанням таніну та цитрату натрію як відновників), вивчалась методами ЕПР-спектроскопії та спектроскопії електронного поглинання світла в УФ та видимому діапазонах. Виявлену тонку структуру лінії з g = 2.062 (пов’язаної з наночастинками, парамагнітні властивості яких викликані непарною кількістю атомів золота в нанокластері) віднесено до наявності дискретності електронних станів неспареного електрону в об’єднаній електронній оболонці багатоатомної наночастинки. Ця тонка структура проявляється як послідовність резонансних сигналів з близькими значеннями g-факторів. Електронні спектри оптичного поглинання розчину нанокомпозиту Al/Au складались зі смуг поглинання, які слідували еквідистантно з різницею енергій фотонів, що відповідають максимумам сусідніх смуг 0.73-0.74 еВ. Виявлені спектральні особливості пов’язані з квантово-розмірними ефектами в нанокомпозитній системі Al/Au. Оцінки, зроблені на основі експериментальних даних, показують, що розмір кластерів золота, відповідальних за парамагнітні властивості, становить близько декількох нм у діаметрі.

The composite Al/Au nanosystems synthesized by co-reduction from solution (with tannin and sodium citrate as reducing agent) are studied by electron paramagnetic resonance (EPR) and UV-vis electron absorption spectroscopies. A fine structure revealed in line with g = 2.062 (associated with particles whose paramagnetism originates from odd number of gold atoms) is attributed to the discrete electronic states of an unpaired electron in a joint electron structure of a polyatomic nanoparticle. This fine structure manifests itself as a sequence of the resonance signals with close values of their g-factors. The UV-vis absorption spectra of the Al/Au nanocomposite solution contain equidistant absorption bands with 0.73-0.7 eV energy differences between the adjacent peaks. These features are attributed to the quantum confinement effects in the Al/Au nanocomposite system. The estimates made on the basis of the experimental data outline the size of the gold containing nanoclusters which in their paramagnetic form are of several nm in diameter.