The multiple localized surface plasmon resonances of nanorod dimers are theoretically investigated. The dark plasmon resonance of nanorod dimer aligned side-by-side is highly distance dependent. Based on this property, nanospheres are used to modify surface plasmon coupling between the two nanorods. The resonant wavelength shift increases approximately linearly with the increasing of nanospheres interparticle separations. This property makes such structure useful as plasmon ruler with homogeneous measurement sensitivity. The measurement range is increased to more than 100 nm, the resonant frequency is extended to the near-infrared region, and one can modify the structure size and nanorod aspect ratio freely to get the desired measurement range and sensitivity.
REFERENCES
1.
W. L.
Barnes
, A.
Dereux
, and T. W.
Ebbesen
, Nature (London)
424
, 824
(2003
).2.
F.
Wang
and Y. R.
Shen
, Phys. Rev. Lett.
97
, 206806
(2006
).3.
J.
Aizpurua
, P.
Hanarp
, D. S.
Sutherland
, M.
Käll
, G. W.
Bryant
, and F. J.
García de Abajo
, Phys. Rev. Lett.
90
, 057401
(2003
).4.
J. P.
Kottmann
and O. J. F.
Martin
, Opt. Lett.
26
, 1096
(2001
).5.
Z. J.
Sun
, Y. S.
Jung
, and H. K.
Kim
, Appl. Phys. Lett.
83
, 3021
(2003
).6.
P. K.
Jain
, K. S.
Lee
, I. H.
El-Sayed
, and M. A.
El-Sayed
, J. Phys. Chem. B
110
, 7238
(2006
).7.
S. B.
Chaney
, S.
Shanmukh
, R. A.
Dluhy
, and Y. P.
Zhao
, Appl. Phys. Lett.
87
, 031908
(2005
).8.
X.
Huang
, S.
Neretina
, and M. A.
El-Sayed
, Adv. Mater.
21
, 4880
(2009
).9.
G. W.
Bryant
, F. J.
García de Abajo
, and J.
Aizpurua
, Nano Lett.
8
, 631
(2008
).10.
L.
Novotny
, Phys. Rev. Lett.
98
, 266802
(2007
).11.
K. L.
Kelly
, E.
Coronado
, L. L.
Zhao
, and G. C.
Schatz
, J. Phys. Chem. B
107
, 668
(2003
).12.
A. S.
Kumbhar
, M. K.
Kinnan
, and G.
Chumanov
, J. Am. Chem. Soc.
127
, 12444
(2005
).13.
N.
Yamamoto
, K.
Araya
, and F. J.
García de Abajo
, Phys. Rev. B
64
, 205419
(2001
).14.
J. R.
Krenn
, G.
Schider
, W.
Rechberger
, B.
Lamprecht
, A.
Leitner
, F. R.
Aussenegg
, and J. C.
Weeber
, Appl. Phys. Lett.
77
, 3379
(2000
).15.
E. K.
Payne
, K. L.
Shuford
, S.
Park
, G. C.
Schatz
, and C. A.
Mirkin
, J. Phys. Chem. B
110
, 2150
(2006
).16.
E. R.
Encina
and E. A.
Coronado
, J. Phys. Chem. C
111
, 16796
(2007
).17.
B. N.
Khlebtsov
and N. G.
Khlebtsov
, J. Phys. Chem. C
111
, 11516
(2007
).18.
H. J.
Huang
, C. P.
Yu
, H. C.
Chang
, K. P.
Chiu
, H. M.
Chen
, R. S.
Liu
, and D. P.
Tsai
, Opt. Express
15
, 7132
(2007
).19.
E. R.
Encina
and E. A.
Coronado
, J. Phys. Chem. C
112
, 9586
(2008
).20.
H. M.
Bok
, K. L.
Shuford
, S.
Kim
, S. K.
Kim
, and S.
Park
, Nano Lett.
8
, 2265
(2008
).21.
E. R.
Encina
, E. M.
Perassi
, and E. A.
Coronado
, J. Phys. Chem. A
113
, 4489
(2009
).22.
G.
Gantzounis
, J. Phys. Chem. C
113
, 21560
(2009
).23.
C.
Tserkezis
, N.
Papanikolaou
, E.
Almpanis
, and N.
Stefanou
, Phys. Rev. B
80
, 125124
(2009
).24.
F.
Zhou
, Z. -Y.
Li
, Y.
Liu
, and Y.
Xia
, J. Phys. Chem. C
112
, 20233
(2008
).25.
A. K.
Sheridan
, A. W.
Clark
, A.
Glidle
, J. M.
Cooper
, and D. R. S.
Cumming
, Appl. Phys. Lett.
90
, 143105
(2007
).26.
A. W.
Clark
, A.
Glidle
, D. R. S.
Cumming
, and J. M.
Cooper
, J. Am. Chem. Soc.
131
, 17615
(2009
).27.
A. W.
Clark
, A. K.
Sheridan
, A.
Glidle
, D. R. S.
Cumming
, and J. M.
Cooper
, Appl. Phys. Lett.
91
, 093109
(2007
).28.
A. K.
Sheridan
, A. W.
Clark
, A.
Glidle
, J. M.
Cooper
, and D. R. S.
Cumming
, J. Vac. Sci. Technol. B
25
, 2628
(2007
).29.
F.
Hao
, E. M.
Larsson
, T. A.
Ali
, D. S.
Sutherland
, and P.
Nordlander
, Chem. Phys. Lett.
458
, 262
(2008
).30.
A.
Mary
, A.
Dereux
, and T. L.
Ferrell
, Phys. Rev. B
72
, 155426
(2005
).31.
A.
Mary
, D. M.
Koller
, A.
Hohenau
, J. R.
Krenn
, A.
Bouhelier
, and A.
Dereux
, Phys. Rev. B
76
, 245422
(2007
).32.
S. D.
Liu
, Z. S.
Zhang
, and Q. Q.
Wang
, Opt. Express
17
, 2906
(2009
).33.
R.
Marty
, G.
Baffou
, A.
Arbouet
, C.
Girard
, and R.
Quidant
, Opt. Express
18
, 3035
(2010
).34.
K. L.
Shuford
, M. A.
Ratner
, and G. C.
Schatz
, J. Chem. Phys.
123
, 114713
(2005
).35.
L. J.
Sherry
, R.
Jin
, C. A.
Mirkin
, G. C.
Schatz
, and R. P.
Van Duyne
, Nano Lett.
6
, 2060
(2006
).36.
N.
Félidj
, J.
Grand
, G.
Laurent
, J.
Aubard
, G.
Lévi
, A.
Hohenau
, N.
Galler
, F. R.
Aussenegg
, and J. R.
Krenn
, J. Chem. Phys.
128
, 094702
(2008
).37.
L.
Polavarapu
, Q. H.
Xu
, M. S.
Dhoni
, and W.
Ji
, Appl. Phys. Lett.
92
, 263110
(2008
).38.
R.
Jin
, Y.
Cao
, C. A.
Mirkin
, K. L.
Kelly
, G. C.
Schatz
, and J. G.
Zheng
, Science
294
, 1901
(2001
).39.
R.
Jin
, Y. C.
Cao
, and C. A.
Mirkin
, Nature (London)
425
, 487
(2003
).40.
B. N.
Khlebtsov
, V. A.
Khanadeyev
, J.
Ye
, D. W.
Mackowski
, G.
Borghs
, and N. G.
Khlebtsov
, Phys. Rev. B
77
, 035440
(2008
).41.
S. J.
Oldenburg
, G. D.
Hale
, J. B.
Jackson
, and N. J.
Halas
, Appl. Phys. Lett.
75
, 1063
(1999
).42.
S. J.
Oldenburg
, J. B.
Jackson
, S. L.
Westcott
, and N. J.
Halas
, Appl. Phys. Lett.
75
, 2897
(1999
).43.
S.
Kim
, S. K.
Kim
, and S.
Park
, J. Am. Chem. Soc.
131
, 8380
(2009
).44.
H. M.
Bok
, K. L.
Shuford
, S.
Kim
, S. K.
Kim
, and S.
Park
, Langmuir
25
, 5266
(2009
).45.
J.
Merlein
, M.
Kahl
, A.
Zuschlag
, A.
Sell
, A.
Halm
, J.
Boneberg
, P.
Leiderer
, A.
Leitenstorfer
, and R.
Bratschitsch
, Nat. Photonics
2
, 230
(2008
).46.
A.
Alù
and N.
Engheta
, Phys. Rev. B
78
, 195111
(2008
).47.
J.
Aizpurua
, G. W.
Bryant
, L. J.
Richter
, F. J.
García de Abajo
, B. K.
Kelley
, and T.
Mallouk
, Phys. Rev. B
71
, 235420
(2005
).48.
P. K.
Jain
, S.
Eustis
, and M. A.
El-Sayed
, J. Phys. Chem. B
110
, 18243
(2006
).49.
E.
Prodan
, C.
Radloff
, N. J.
Halas
, and P.
Nordlander
, Science
302
, 419
(2003
).50.
P.
Nordlander
and E.
Prodan
, Nano Lett.
4
, 2209
(2004
).51.
B.
Willingham
, D. W.
Brandl
, and P.
Nordlander
, Appl. Phys. B: Lasers Opt.
93
, 209
(2008
).52.
A.
Christ
, T.
Zentgraf
, S. G.
Tikhodeev
, N. A.
Gippius
, O. J. F.
Martin
, J.
Kuhl
, and H.
Giessen
, Phys. Status Solidi B
243
, 2344
(2006
).53.
J.
Parsons
, E.
Hendry
, J. R.
Sambles
, and W. L.
Barnes
, Phys. Rev. B
80
, 245117
(2009
).54.
S.
Zhang
, D. A.
Genov
, Y.
Wang
, M.
Liu
, and X.
Zhang
, Phys. Rev. Lett.
101
, 047401
(2008
).55.
F.
Hao
, Y.
Sonnefraud
, P.
Van Dorpe
, S. A.
Maier
, N. J.
Halas
, and P.
Nordlander
, Nano Lett.
8
, 3983
(2008
).56.
N.
Verellen
, Y.
Sonnefraud
, H.
Sobhani
, F.
Hao
, V. V.
Moshchalkov
, P.
Van Dorpe
, P.
Nordlander
, and S. A.
Maier
, Nano Lett.
9
, 1663
(2009
).57.
N.
Liu
, L.
Langguth
, T.
Weiss
, J.
Kästel
, M.
Fleischhauer
, T.
Pfau
, and H.
Giessen
, Nature Mater.
8
, 758
(2009
).58.
Z. J.
Yang
, Z. S.
Zhang
, W.
Zhang
, Z. H.
Hao
, and Q. Q.
Wang
, Appl. Phys. Lett.
96
, 131113
(2010
).59.
S. A.
Maier
and H. A.
Atwater
, J. Appl. Phys.
98
, 011101
(2005
).60.
N.
Félidj
, J.
Aubard
, G.
Levi
, J. R.
Krenn
, A.
Hohenau
, G.
Schider
, A.
Leitner
, and F. R.
Aussenegg
, Appl. Phys. Lett.
82
, 3095
(2003
).61.
S. I.
Bozhevolnyi
, J.
Erland
, K.
Leosson
, P. M. W.
Skovgaard
, and J. M.
Hvam
, Phys. Rev. Lett.
86
, 3008
(2001
).62.
E. M.
Larsson
, J.
Alegret
, M.
Käll
, and D. S.
Sutherland
, Nano Lett.
7
, 1256
(2007
).63.
J. A.
Dionne
, L. A.
Sweatlock
, H. A.
Atwater
, and A.
Polman
, Phys. Rev. B
73
, 035407
(2006
).64.
A. M.
Fennimore
, T. D.
Yuzvinsky
, W. Q.
Han
, M. S.
Fuhrer
, J.
Cumings
, and A.
Zettl
, Nature (London)
424
, 408
(2003
).65.
R. D.
Vale
and R. A.
Milligan
, Science
288
, 88
(2000
).66.
K. H.
Su
, Q. H.
Wei
, X.
Zhang
, J. J.
Mock
, D. R.
Smith
, and S.
Schultz
, Nano Lett.
3
, 1087
(2003
).67.
C.
Sönnichsen
, B. M.
Reinhard
, J.
Liphardt
, and A. P.
Alivisatos
, Nat. Biotechnol.
23
, 741
(2005
).68.
B. M.
Reinhard
, S.
Sheikholeslami
, A.
Mastroianni
, A. P.
Alivisatos
, and J.
Liphardt
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
104
, 2667
(2007
).69.
B. M.
Reinhard
, M.
Siu
, H.
Agarwal
, A. P.
Alivisatos
, and J.
Liphardt
, Nano Lett.
5
, 2246
(2005
).70.
P. K.
Jain
, W.
Huang
, and M. A.
El-Sayed
, Nano Lett.
7
, 2080
(2007
).71.
P. K.
Jain
and M. A.
El-Sayed
, Nano Lett.
7
, 2854
(2007
).72.
P. K.
Jain
and M. A.
El-Sayed
, J. Phys. Chem. C
112
, 4954
(2008
).73.
A. M.
Funston
, C.
Novo
, T. J.
Davis
, and P.
Mulvaney
, Nano Lett.
9
, 1651
(2009
).74.
P. K.
Jain
and M. A.
El-Sayed
, Nano Lett.
8
, 4347
(2008
).75.
L.
Gunnarsson
, T.
Rindzevicius
, J.
Prikulis
, B.
Kasemo
, M.
Käll
, S.
Zou
, and G. C.
Schatz
, J. Phys. Chem. B
109
, 1079
(2005
).76.
T.
Härtling
, Y.
Alaverdyan
, A.
Hille
, M. T.
Wenzel
, M.
Käll
, and L. M.
Eng
, Opt. Express
16
, 12362
(2008
).77.
C.
Tabor
, R.
Murali
, M.
Mahmoud
, and M. A.
El-sayed
, J. Phys. Chem. A
113
, 1946
(2009
).78.
S. D.
Liu
, M. T.
Cheng
, Z. J.
Yang
, and Q. Q.
Wang
, Opt. Lett.
33
, 851
(2008
).79.
P. K.
Jain
and M. A.
El-Sayed
, J. Phys. Chem. C
111
, 17451
(2007
).80.
R.
Roy
, S.
Hohng
, and T.
Ha
, Nat. Methods
5
, 507
(2008
).81.
J. P. S.
Farinha
and J. M. G.
Martinho
, J. Phys. Chem. C
112
, 10591
(2008
).82.
B. T.
Draine
and P. J.
Flatau
, J. Opt. Soc. Am. A
11
, 1491
(1994
).83.
A.
Taflove
and S. C.
Hagness
, Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method
(Artech House
, Boston
, 2005
).84.
B. Z.
Packard
, D. D.
Toptygin
, A.
Komoriya
, and L.
Brand
, J. Phys. Chem. B
102
, 752
(1998
).85.
P. B.
Johnson
and R. W.
Christy
, Phys. Rev. B
6
, 4370
(1972
).86.
K. S.
Lee
and M. A.
El-Sayed
, J. Phys. Chem. B
109
, 20331
(2005
).© 2010 American Institute of Physics.
2010
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
