通过表面合金化调控等离激元纳米结构的热载流子分布

合金化金属纳米颗粒是一种极具前景的等离激元驱动热载流子生成平台，可用于引发光化学反应。尽管这些体系中的非等离激元组分因其增强催化活性的潜力已被研究，但其对光化学过程产生有利影响的能力相对而言未被充分探索。本文中，我们研究表面合金元素与浓度对Ag纳米颗粒中热载流子生成的影响。通过第一性原理模拟，我们光激发局域表面等离激元，使其退相干，并计算空间与能量分辨的热载流子分布。我们表明，最表层中非贵金属元素的存在极大增强了表面的热空穴生成，而以体相热空穴生成为代价，这归因于引入表面的额外d型态。所生成空穴的能量可通过选择合金元素进行调控，在d带区块中呈现系统性趋势。即便低表面合金浓度也有显著影响，增强效应通常在接近单原子层的75%处饱和。表面热电子生成受合金化轻微抑制，但在此通过审慎选择合金组分可在热电子与热空穴间取得平衡。在此背景下，同样需考虑提高合金浓度会拓宽局域表面等离激元共振，从而整体降低热载流子生成。我们的工作凸显了利用多组分纳米颗粒增强等离激元催化可控性的前景，并为如何通过合金化设计表面电子结构来定制热载流子分布提供了指导。