Högkvalitativa gränssnittsbaserade Au-Ag-heterodimerer i kvantstorleksregimen (diameter <10 nm) syntetiserades genom en frömedierad, ytbegränsad epitaxiell överväxtstrategi av forskare i Nanophotonics Group vid Argonne National Laboratory. Första principberäkningar av Theory &Modeling Group bekräftade att kvantstorlekseffekter och bildandet av Au/Ag-gränssnitt leder till en ovanlig förbättring av den karakteristiska guldytans plasmonresonans och uppkomsten av en laddningsöverföringsplasmon över Au/Ag-domänerna. Så vitt vi vet, den förbättrade plasmoniska prestandan på grund av Au/Ag laddningsöverföringsplasmonresonans har inte beskrivits tidigare.

Ett av nanoteknikens stora löften är förmågan att kontrollera och begränsa ljus på längdskalor som är storleksordningar mindre än optiska våglängder genom att utnyttja ett fenomen som kallas plasmoner, som är kollektiva svängningar av ledningselektroner i metaller exciterade av synligt ljus. Detta löfte är särskilt lockande när storleken på plasmoniska strukturer närmar sig den molekylära skalan ( <10 nm) eftersom det öppnar vägar för katalys, avkänning, och vissa medicinska tillämpningar. Dock, det antas allmänt att prestandan hos plasmoniska material försämras avsevärt i denna skala på grund av uppkomsten av kvantmekaniska effekter.

En överraskande förbättring observerades i denna storleksordning när två olika material (silver och guld) var gränssnitt. Genom teoretisk modellering och kvantmekaniska beräkningar, kvanteffekter fastställdes vara ansvariga för denna förbättring genom att skapa ett starkare villkor för en "laddningsöverföringsplasmon"-resonans. Insikten om denna nya mekanism kan föreslå generella strategier för att övervinna förluster i plasmonisk prestanda i kvantstorleksregimen.