Pikosekunden‐Stabilisierung von übertragenen Ladungsträgern an plasmonischen Metall‐Molekül‐Grenzflächen

Zusammenfassung Plasmonische Nanopartikel absorbieren effizient Licht in einem breiten Spektralbereich und ermöglichen so die Energieübertragung auf benachbarte Moleküle oder Halbleiter für photokatalytische Anwendungen. Die Art und Dauer der Beteiligung von Ladungsträgern an diesen Übertragungsprozessen sind jedoch nach wie vor Gegenstand von Diskussionen. In dieser Studie verwenden wir zeitaufgelöste Breitband‐Infrarotspektroskopie im Femtosekundenbereich (1100‐3000 cm −1 ) als spezifische Methode für freie Ladungsträger, um die Dynamik des Ladungstransfers in ausgewählten Molekülen zu untersuchen, die an Silbernanopartikeln adsorbiert sind. Der Ladungstransfer wird ausschließlich bei resonanter Anregung des Plasmons und in Gegenwart adsorbierter Moleküle beobachtet. Die Dynamik der resultierenden Infrarotabsorption variiert signifikant mit der Abfragefrequenz und der Sorte adsorbierter Moleküle. Durch die Anwendung von Drude‐ und Polaron‐Modellen finden wir Hinweise, dass die übertragenen Ladungsträger durch Solvation und Polaronbildung stabilisiert werden. Infolgedessen reichen die molekülspezifischen Zeitkonstanten für den Ladungsrücktransfer weit über den gemeinhin angenommenen Bereich von Sub‐Pikosekunden hinaus, was auf eine komplexere Relaxationslandschaft hinweist. Darüber hinaus verläuft die zeitliche Entwicklung der lichtinduzierten Veränderungen in den molekularen IR‐Moden simultan zu dem Signal der freien Ladungsträger, was das Vorhandensein starker Ladungsträger‐Adsorbat‐Wechselwirkungen untermauert.