Spectres optiques d’agrégats et nanoparticules d’or plasmoniques à l’aide de la méthode TDDFT+U
Mohit Chaudhary, Jean Lermé & Hans-Christian Weissker
Nanoscale, 2026,18, 5389-5399
https://doi.org/10.1039/D5NR04178C
De nombreuses applications d’agrégats métalliques et de nanoparticules exploitent les résonances de plasmons de surface localisées. Pour exploiter pleinement le potentiel de ces systèmes, il est nécessaire de bien comprendre leurs propriétés ; des calculs précis et prédictifs s’imposent, ce à quoi on tente aujourd’hui de répondre principalement à l’aide de la théorie de la fonctionnelle de la densité dépendante du temps (TDDFT). Dans les métaux nobles, la présence de la couche pleine d’électrons d complique ces calculs, car ces électrons sont notoirement mal décrits dans les approximations
« simples » habituelles de la TDDFT.
Récemment, nous avons montré qu’une correction de Hubbard U dans la méthode TDDFT+U permet d’obtenir des spectres précis pour une large gamme de tailles d’agrégats d’argent, avec un paramètre U étonnamment transférable [Nat Commun 15, 9225 (2024)]. Dans le présent travail, nous montrons que l’approche TDDFT+U fournit également de bonnes valeurs d’énergie de plasmon de surface pour les agrégats d’or plasmoniques, c’est-à-dire les agrégats de plus de 150 à 300 atomes. (Pour les agrégats plus petits et non plasmoniques, la correction s’avère insuffisante.) Le coût de calcul de l’approche TDDFT+U n’est que légèrement supérieur à celui des calculs TDDFT « normaux », ce qui nous permet de calculer les spectres d’agrégats comptant jusqu’à 923 atomes (une nanoparticule de 3 nm).
Nos travaux ouvriront la voie à des calculs précis et prédictifs de systèmes présentant un intérêt pratique, notamment le couplage d’agrégats d’or entre eux ou avec des biomolécules.
