Nanocomposite materials based on graphene, graphene oxide, and silver nanoparticles

Abstract

У роботі досліджено плазмонні характеристики нанокомпозитних матеріалів на основі графену, оксиду графену та наночастинок срібла. Розраховано ефективну діелектричну проникність та коефіцієнт поглинання нанокомпозитів на основі графен – срібло та оксид графену – срібло залежно від концентрації та розміру наночастинок. Зміна коефіцієнта заповнення наночастинок срібла на 5 % призводить до істотних змін як дійсної, так і уявної частин ефективної діелектричної проникності нанокомпозитного матеріалу. Яскраво виражений пік поглинання спостерігається у випадку композиту на основі графену з коефіцієнтом заповнення срібла 0,2. Водночас для композиту на основі оксиду графену пік поглинання можна ідентифікувати, якщо коефіцієнт заповнення срібла дорівнює 0,1. Максимальне поглинання спостерігається для нанокомпозитного матеріалу із включеннями радіусом 5 нм в обох випадках. Досліджувані нанокомпозитні матеріали можна успішно використовуватись для різних застосувань органічної електроніки.In this work, plasmon characteristics of nanocomposite materials based on graphene, graphene oxide, and silver nanoparticles have been studied. The effective dielectric constant and absorption coefficient of the nanocomposites based on graphene-silver and graphene oxide – silver depending on the concentration and size of nanoparticles have been calculated. A change in the silver nanoparticles filling factor by 5 percent leads to significant changes in both the real and imaginary parts of the effective dielectric constant of the nanocomposite material. A pronounced absorption peak is observed in the case of graphene-based nanocomposite with a silver filling factor of 0.2. At the same time, the absorption peak can be indicated at a silver filling factor of 0.1 for the graphene oxide-based nanocomposite. The maximum absorption is observed for the nanocomposite material with nanoparticles having a radius of 5 nm in both cases. The researched nanocomposite materials can be successfully used for various organic electronics applications.