Abstract

Surface-enhanced Raman scattering using gold nanoring substrates is studied. The measured enhancement factors of arrays of single nanorings and nanoring dimers are compared with that of an array of nanodisk dimers. The measured average enhancement factor for the single nanorings is 4.2×106. The experimental enhancement factors are compared with the electromagnetic enhancement factors predicted by simulations.

© 2010 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. L. Novotny, Nature 455, 887 (2008).
    [CrossRef]
  2. K. Kneipp, M. Moskovits, and H. Kneipp, Surface-Enhanced Raman Scattering: Physics and Applications (Springer, 2006).
    [CrossRef]
  3. J. A. Dieringer, R. B. Lettan II, K. A. Scheidt, and R. P. Van Duyne, J. Am. Chem. Soc. 129, 16249 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. J. H. Kang, D. S. Kim, and Q-H. Park, Phys. Rev. Lett. 102, 093906 (2009).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. J. Aizpurua, P. Hanarp, D. S. Sutherland, M. Kall, G. W. Bryant, and F. J. Garcia de Abajo, Phys. Rev. Lett. 90, 057401 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. C. E. Talley, J. B. Jackson, C. Oubre, N. K. Grady, C. W. Hollars, S. M. Lane, T. R. Huser, P. Nordlander, and N. J. Halas, Nano Lett. 5, 1569 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. Y. Babayan, J. M. McMahon, S. Li, S. K. Gray, G. C. Schatz, and T. W. Odom, ACS Nano 3, 615 (2009).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. N. I. Zheludev, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and V. A. Fedotov, Nature Photon. 2, 351 (2008).
    [CrossRef]
  9. R. A. Synowicki, Thin Solid Films 313-314, 394 (1998).
    [CrossRef]
  10. A. D. Rakic, A. B. Djurisic, J. M. Elazar, and M. L. Majewski, Appl. Opt. 37, 5271 (1998).
    [CrossRef]
  11. E. C. LeRu, E. Blackie, M. Meyer, and P. G. Etchegoin, J. Phys. Chem. C 111, 13794 (2007).
    [CrossRef]
  12. C. M. Whelan, M. R. Smyth, and C. J. Barnes, Langmuir 15, 116 (1999).
    [CrossRef]
  13. Y. Fang, N. Seong, and D. D. Dlott, Science 321, 388 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. T. H. Reilly, S. Chang, J. D. Corbman, G. C. Schatz, and K. L. Rowlen, J. Phys. Chem. C 111, 1689 (2007).
    [CrossRef]

2009 (2)

J. H. Kang, D. S. Kim, and Q-H. Park, Phys. Rev. Lett. 102, 093906 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Y. Babayan, J. M. McMahon, S. Li, S. K. Gray, G. C. Schatz, and T. W. Odom, ACS Nano 3, 615 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

2008 (3)

N. I. Zheludev, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and V. A. Fedotov, Nature Photon. 2, 351 (2008).
[CrossRef]

L. Novotny, Nature 455, 887 (2008).
[CrossRef]

Y. Fang, N. Seong, and D. D. Dlott, Science 321, 388 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

2007 (3)

T. H. Reilly, S. Chang, J. D. Corbman, G. C. Schatz, and K. L. Rowlen, J. Phys. Chem. C 111, 1689 (2007).
[CrossRef]

E. C. LeRu, E. Blackie, M. Meyer, and P. G. Etchegoin, J. Phys. Chem. C 111, 13794 (2007).
[CrossRef]

J. A. Dieringer, R. B. Lettan II, K. A. Scheidt, and R. P. Van Duyne, J. Am. Chem. Soc. 129, 16249 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

2005 (1)

C. E. Talley, J. B. Jackson, C. Oubre, N. K. Grady, C. W. Hollars, S. M. Lane, T. R. Huser, P. Nordlander, and N. J. Halas, Nano Lett. 5, 1569 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

2003 (1)

J. Aizpurua, P. Hanarp, D. S. Sutherland, M. Kall, G. W. Bryant, and F. J. Garcia de Abajo, Phys. Rev. Lett. 90, 057401 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

1999 (1)

C. M. Whelan, M. R. Smyth, and C. J. Barnes, Langmuir 15, 116 (1999).
[CrossRef]

1998 (2)

Aizpurua, J.

J. Aizpurua, P. Hanarp, D. S. Sutherland, M. Kall, G. W. Bryant, and F. J. Garcia de Abajo, Phys. Rev. Lett. 90, 057401 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Babayan, Y.

Y. Babayan, J. M. McMahon, S. Li, S. K. Gray, G. C. Schatz, and T. W. Odom, ACS Nano 3, 615 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Barnes, C. J.

C. M. Whelan, M. R. Smyth, and C. J. Barnes, Langmuir 15, 116 (1999).
[CrossRef]

Blackie, E.

E. C. LeRu, E. Blackie, M. Meyer, and P. G. Etchegoin, J. Phys. Chem. C 111, 13794 (2007).
[CrossRef]

Bryant, G. W.

J. Aizpurua, P. Hanarp, D. S. Sutherland, M. Kall, G. W. Bryant, and F. J. Garcia de Abajo, Phys. Rev. Lett. 90, 057401 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Chang, S.

T. H. Reilly, S. Chang, J. D. Corbman, G. C. Schatz, and K. L. Rowlen, J. Phys. Chem. C 111, 1689 (2007).
[CrossRef]

Corbman, J. D.

T. H. Reilly, S. Chang, J. D. Corbman, G. C. Schatz, and K. L. Rowlen, J. Phys. Chem. C 111, 1689 (2007).
[CrossRef]

Dieringer, J. A.

J. A. Dieringer, R. B. Lettan II, K. A. Scheidt, and R. P. Van Duyne, J. Am. Chem. Soc. 129, 16249 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Djurisic, A. B.

Dlott, D. D.

Y. Fang, N. Seong, and D. D. Dlott, Science 321, 388 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Elazar, J. M.

Etchegoin, P. G.

E. C. LeRu, E. Blackie, M. Meyer, and P. G. Etchegoin, J. Phys. Chem. C 111, 13794 (2007).
[CrossRef]

Fang, Y.

Y. Fang, N. Seong, and D. D. Dlott, Science 321, 388 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Fedotov, V. A.

N. I. Zheludev, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and V. A. Fedotov, Nature Photon. 2, 351 (2008).
[CrossRef]

Garcia de Abajo, F. J.

J. Aizpurua, P. Hanarp, D. S. Sutherland, M. Kall, G. W. Bryant, and F. J. Garcia de Abajo, Phys. Rev. Lett. 90, 057401 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Grady, N. K.

C. E. Talley, J. B. Jackson, C. Oubre, N. K. Grady, C. W. Hollars, S. M. Lane, T. R. Huser, P. Nordlander, and N. J. Halas, Nano Lett. 5, 1569 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Gray, S. K.

Y. Babayan, J. M. McMahon, S. Li, S. K. Gray, G. C. Schatz, and T. W. Odom, ACS Nano 3, 615 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Halas, N. J.

C. E. Talley, J. B. Jackson, C. Oubre, N. K. Grady, C. W. Hollars, S. M. Lane, T. R. Huser, P. Nordlander, and N. J. Halas, Nano Lett. 5, 1569 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Hanarp, P.

J. Aizpurua, P. Hanarp, D. S. Sutherland, M. Kall, G. W. Bryant, and F. J. Garcia de Abajo, Phys. Rev. Lett. 90, 057401 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Hollars, C. W.

C. E. Talley, J. B. Jackson, C. Oubre, N. K. Grady, C. W. Hollars, S. M. Lane, T. R. Huser, P. Nordlander, and N. J. Halas, Nano Lett. 5, 1569 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Huser, T. R.

C. E. Talley, J. B. Jackson, C. Oubre, N. K. Grady, C. W. Hollars, S. M. Lane, T. R. Huser, P. Nordlander, and N. J. Halas, Nano Lett. 5, 1569 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Jackson, J. B.

C. E. Talley, J. B. Jackson, C. Oubre, N. K. Grady, C. W. Hollars, S. M. Lane, T. R. Huser, P. Nordlander, and N. J. Halas, Nano Lett. 5, 1569 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Kall, M.

J. Aizpurua, P. Hanarp, D. S. Sutherland, M. Kall, G. W. Bryant, and F. J. Garcia de Abajo, Phys. Rev. Lett. 90, 057401 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Kang, J. H.

J. H. Kang, D. S. Kim, and Q-H. Park, Phys. Rev. Lett. 102, 093906 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Kim, D. S.

J. H. Kang, D. S. Kim, and Q-H. Park, Phys. Rev. Lett. 102, 093906 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Kneipp, H.

K. Kneipp, M. Moskovits, and H. Kneipp, Surface-Enhanced Raman Scattering: Physics and Applications (Springer, 2006).
[CrossRef]

Kneipp, K.

K. Kneipp, M. Moskovits, and H. Kneipp, Surface-Enhanced Raman Scattering: Physics and Applications (Springer, 2006).
[CrossRef]

Lane, S. M.

C. E. Talley, J. B. Jackson, C. Oubre, N. K. Grady, C. W. Hollars, S. M. Lane, T. R. Huser, P. Nordlander, and N. J. Halas, Nano Lett. 5, 1569 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

LeRu, E. C.

E. C. LeRu, E. Blackie, M. Meyer, and P. G. Etchegoin, J. Phys. Chem. C 111, 13794 (2007).
[CrossRef]

Lettan, R. B.

J. A. Dieringer, R. B. Lettan II, K. A. Scheidt, and R. P. Van Duyne, J. Am. Chem. Soc. 129, 16249 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Li, S.

Y. Babayan, J. M. McMahon, S. Li, S. K. Gray, G. C. Schatz, and T. W. Odom, ACS Nano 3, 615 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Majewski, M. L.

McMahon, J. M.

Y. Babayan, J. M. McMahon, S. Li, S. K. Gray, G. C. Schatz, and T. W. Odom, ACS Nano 3, 615 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Meyer, M.

E. C. LeRu, E. Blackie, M. Meyer, and P. G. Etchegoin, J. Phys. Chem. C 111, 13794 (2007).
[CrossRef]

Moskovits, M.

K. Kneipp, M. Moskovits, and H. Kneipp, Surface-Enhanced Raman Scattering: Physics and Applications (Springer, 2006).
[CrossRef]

Nordlander, P.

C. E. Talley, J. B. Jackson, C. Oubre, N. K. Grady, C. W. Hollars, S. M. Lane, T. R. Huser, P. Nordlander, and N. J. Halas, Nano Lett. 5, 1569 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Novotny, L.

L. Novotny, Nature 455, 887 (2008).
[CrossRef]

Odom, T. W.

Y. Babayan, J. M. McMahon, S. Li, S. K. Gray, G. C. Schatz, and T. W. Odom, ACS Nano 3, 615 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Oubre, C.

C. E. Talley, J. B. Jackson, C. Oubre, N. K. Grady, C. W. Hollars, S. M. Lane, T. R. Huser, P. Nordlander, and N. J. Halas, Nano Lett. 5, 1569 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Papasimakis, N.

N. I. Zheludev, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and V. A. Fedotov, Nature Photon. 2, 351 (2008).
[CrossRef]

Park, Q-H.

J. H. Kang, D. S. Kim, and Q-H. Park, Phys. Rev. Lett. 102, 093906 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Prosvirnin, S. L.

N. I. Zheludev, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and V. A. Fedotov, Nature Photon. 2, 351 (2008).
[CrossRef]

Rakic, A. D.

Reilly, T. H.

T. H. Reilly, S. Chang, J. D. Corbman, G. C. Schatz, and K. L. Rowlen, J. Phys. Chem. C 111, 1689 (2007).
[CrossRef]

Rowlen, K. L.

T. H. Reilly, S. Chang, J. D. Corbman, G. C. Schatz, and K. L. Rowlen, J. Phys. Chem. C 111, 1689 (2007).
[CrossRef]

Schatz, G. C.

Y. Babayan, J. M. McMahon, S. Li, S. K. Gray, G. C. Schatz, and T. W. Odom, ACS Nano 3, 615 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

T. H. Reilly, S. Chang, J. D. Corbman, G. C. Schatz, and K. L. Rowlen, J. Phys. Chem. C 111, 1689 (2007).
[CrossRef]

Scheidt, K. A.

J. A. Dieringer, R. B. Lettan II, K. A. Scheidt, and R. P. Van Duyne, J. Am. Chem. Soc. 129, 16249 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Seong, N.

Y. Fang, N. Seong, and D. D. Dlott, Science 321, 388 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Smyth, M. R.

C. M. Whelan, M. R. Smyth, and C. J. Barnes, Langmuir 15, 116 (1999).
[CrossRef]

Sutherland, D. S.

J. Aizpurua, P. Hanarp, D. S. Sutherland, M. Kall, G. W. Bryant, and F. J. Garcia de Abajo, Phys. Rev. Lett. 90, 057401 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Synowicki, R. A.

R. A. Synowicki, Thin Solid Films 313-314, 394 (1998).
[CrossRef]

Talley, C. E.

C. E. Talley, J. B. Jackson, C. Oubre, N. K. Grady, C. W. Hollars, S. M. Lane, T. R. Huser, P. Nordlander, and N. J. Halas, Nano Lett. 5, 1569 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Van Duyne, R. P.

J. A. Dieringer, R. B. Lettan II, K. A. Scheidt, and R. P. Van Duyne, J. Am. Chem. Soc. 129, 16249 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Whelan, C. M.

C. M. Whelan, M. R. Smyth, and C. J. Barnes, Langmuir 15, 116 (1999).
[CrossRef]

Zheludev, N. I.

N. I. Zheludev, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and V. A. Fedotov, Nature Photon. 2, 351 (2008).
[CrossRef]

ACS Nano (1)

Y. Babayan, J. M. McMahon, S. Li, S. K. Gray, G. C. Schatz, and T. W. Odom, ACS Nano 3, 615 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Appl. Opt. (1)

J. Am. Chem. Soc. (1)

J. A. Dieringer, R. B. Lettan II, K. A. Scheidt, and R. P. Van Duyne, J. Am. Chem. Soc. 129, 16249 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

J. Phys. Chem. C (2)

E. C. LeRu, E. Blackie, M. Meyer, and P. G. Etchegoin, J. Phys. Chem. C 111, 13794 (2007).
[CrossRef]

T. H. Reilly, S. Chang, J. D. Corbman, G. C. Schatz, and K. L. Rowlen, J. Phys. Chem. C 111, 1689 (2007).
[CrossRef]

Langmuir (1)

C. M. Whelan, M. R. Smyth, and C. J. Barnes, Langmuir 15, 116 (1999).
[CrossRef]

Nano Lett. (1)

C. E. Talley, J. B. Jackson, C. Oubre, N. K. Grady, C. W. Hollars, S. M. Lane, T. R. Huser, P. Nordlander, and N. J. Halas, Nano Lett. 5, 1569 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Nature (1)

L. Novotny, Nature 455, 887 (2008).
[CrossRef]

Nature Photon. (1)

N. I. Zheludev, S. L. Prosvirnin, N. Papasimakis, and V. A. Fedotov, Nature Photon. 2, 351 (2008).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (2)

J. H. Kang, D. S. Kim, and Q-H. Park, Phys. Rev. Lett. 102, 093906 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

J. Aizpurua, P. Hanarp, D. S. Sutherland, M. Kall, G. W. Bryant, and F. J. Garcia de Abajo, Phys. Rev. Lett. 90, 057401 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Science (1)

Y. Fang, N. Seong, and D. D. Dlott, Science 321, 388 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Thin Solid Films (1)

R. A. Synowicki, Thin Solid Films 313-314, 394 (1998).
[CrossRef]

Other (1)

K. Kneipp, M. Moskovits, and H. Kneipp, Surface-Enhanced Raman Scattering: Physics and Applications (Springer, 2006).
[CrossRef]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

SEM images of arrays of gold (a) ring dimers and (b) rings.

Fig. 2
Fig. 2

(a) Electric field intensity ( | E | 2 ) enhancement versus wavelength for a monitor point on the nanostructure surface. Normalized field ( | E | ) distribution on surfaces of (b) ring dimer and (c) ring structures.

Fig. 3
Fig. 3

(a) Measured extinction spectra and (b) SERS spectra for ring and ring dimer structures. The vertical dashed lines in (a) show the locations of the laser wavelengths (749 nm for the ring and 770 nm for the ring dimer patterns) and the Stokes Raman signal of benzenethiol at 1074 cm 1 .

Fig. 4
Fig. 4

(a) SEM image, (b) simulated near-field intensity enhancement, (c) measured extinction spectrum, and (d) SERS spectrum of the disk dimer structures. The laser wavelength (766 nm) and 1074 cm 1 benzenethiol vibrational mode are shown as dashed lines in (c).

Tables (1)

Tables Icon

Table 1 Comparison between Calculated Average SERS Enhancement and Experimental Values for Ring, Dimer Ring, and Dimer Disk Patterns

Metrics