Modulasi Morfologi dan Sifat Optik PdAuAg Multi-Logam dan Struktur Nano Paduan PdAg

Hasil dan Diskusi

Gambar 1d–i menunjukkan evolusi struktur nano PdAuAg dari lapisan tri-logam Pd/Au/Ag seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1a oleh anil sistematis antara 400 dan 900 °C selama 450 detik. Seperti yang ditunjukkan oleh tampilan atas dan tampilan samping AFM, morfologi permukaan yang khas diamati tergantung pada suhu anil seperti NP paduan yang terlalu besar, rongga, struktur nano yang bergoyang, dan NP paduan PdAuAg yang terisolasi. Proses evolusi keseluruhan NP paduan PdAuAg dapat didiskusikan berdasarkan dewetting solid-state (SSD) dari film logam tri-layer. Umumnya, melalui SSD, film tipis seragam berubah menjadi partikel terisolasi jauh di bawah titik leleh, yang dapat diinduksi oleh difusi permukaan atom pada anil. Dalam kasus sistem multi-logam, SSD dapat dipengaruhi oleh interdifusi atom dan paduan atom. Namun demikian, SSD keseluruhan didorong oleh minimisasi energi permukaan dan antarmuka dari sistem termodinamika [21, 22]. Proses SSD terutama tergantung pada sifat-sifat film logam penyusun seperti energi permukaan, difusivitas, energi antarmuka, dan parameter pertumbuhan seperti suhu, durasi, tekanan, dan ketebalan film awal. Dalam hal ini, tri-lapisan logam terdiri dari tiga komponen yang dapat bercampur Pd, Au, dan Ag, memiliki struktur kristal fcc yang sama dengan konstanta kisi yang sedikit berbeda [23]. Film Pd, Au, dan Ag memiliki energi permukaan dan difusivitas atom yang berbeda. Secara spesifik, energi permukaan Pd, Au, dan Ag adalah 1808, 1363, dan 1065 mJ/m ² masing-masing [24]. Dengan demikian, difusivitas permukaan atom Ag paling tinggi dan kemudian atom Au dan Pd dengan orde Ag > Au > Pd. Perbedaan difusivitas permukaan atom Pd, Au, dan Ag ini dapat mempengaruhi proses inter-difusi secara signifikan. Setelah anil, atom mulai berdifusi melalui permukaan dan antarmuka lapisan logam yang berbeda sehingga menimbulkan proses antar-difusi. Karena difusivitas atom Au dan Ag yang tinggi, antar-difusi yang lebih tinggi pada antarmuka Au-Ag dapat diharapkan dibandingkan dengan antarmuka Pd-Au. Sementara itu, inter-difusi dapat ditingkatkan dengan meningkatkan suhu annealing seperti yang diberikan oleh hubungan Arrhenius:koefisien inter-difusi \( (D)={D}_0\ \exp \left(-\frac{E_a}{ \mathrm{kT}}\right) \), di mana D ₀ , E _a , T , dan K adalah difusivitas pra-eksponensial, energi aktivasi antar-difusi, suhu, dan konstanta Boltzmann. Dengan demikian, seiring dengan peningkatan suhu annealing, inter-difusi pada antarmuka Au-Ag dan Au-Pd dapat ditingkatkan dan pada akhirnya atom Pd, Au, dan Ag semua dapat saling bercampur, menghasilkan pembentukan paduan PdAuAg [21 ]. Selanjutnya, proses dewetting dapat dimulai dengan pembentukan lubang jarum kecil dan kekosongan di situs energi yang lebih rendah karena penggabungan kekosongan atom [22]. Seiring dengan peningkatan suhu, difusi atom paduan dapat lebih ditingkatkan dan sebagai hasilnya rongga dapat tumbuh lebih besar dengan penggabungan atom-atom di dekatnya karena gaya kapiler di sekitar tepi rongga. Pelek kosong ini akhirnya menjadi tidak stabil dan berkembang sebagai struktur nano yang bergoyang pada suhu yang meningkat karena anisotropi energi permukaan. Akhirnya, pada suhu anil yang tinggi, struktur nano yang bergoyang dapat pecah menjadi NP paduan yang terisolasi karena ketidakstabilan seperti Rayleigh berdasarkan pada minimalisasi energi permukaan [25]. Dalam hal ini, awalnya, NP yang tumbuh berlebihan diamati pada 400 °C seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1d, d-1. NP yang tumbuh berlebihan ini dapat menjadi paduan sebagian NP AuAg yang dapat dibentuk karena peningkatan inter-difusi dan akumulasi cepat atom Au dan Ag pada antarmuka atas, yaitu antarmuka Au-Ag [21, 24]. NP paduan yang tumbuh berlebihan memiliki lebar sekitar 200 nm dan tinggi 30 nm seperti yang diekstraksi oleh profil garis penampang pada Gambar 1d-2. Ketika suhu dinaikkan menjadi 500 °C, inter-difusi antara atom Pd, Au, dan Ag pada antarmuka Ag-Au dan Au-Pd dapat lebih ditingkatkan dan dengan demikian sistem paduan PdAuAg dapat terbentuk. Pada saat yang sama, kekosongan atom dalam film dapat bergabung, menghasilkan kekosongan formasi terutama di sekitar situs energi rendah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1e, e-1. NP paduan yang terlalu besar secara bertahap direndam ke dalam rongga, yang dapat dikorelasikan dengan difusi yang ditingkatkan dari atom paduan. Kedalaman rongga adalah ~ 17 nm seperti yang terlihat dari Gambar 1e-2. Pada suhu anil yang meningkat hingga 600 °C, rongga mulai tumbuh lebih besar seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1f–f-2. Ini dapat dikorelasikan dengan penggabungan rongga-rongga di dekatnya karena gaya kapiler permukaan. Pada saat yang sama, atom yang menyebar terakumulasi di sekitar tepi kosong, membuat tonjolan besar dan palung di permukaan seperti yang digambarkan dalam profil garis pada Gambar. 1f-2. Seiring dengan peningkatan suhu pada 700 °C, struktur nano yang bergoyang-goyang berevolusi karena tepi kosong dapat dipatahkan karena stabilitas seperti Rayleigh sebagaimana dibuktikan dengan jelas oleh gambar AFM pada Gambar 1g dan gambar SEM pada Gambar 2a. Akibatnya, cakupan permukaan menurun drastis, dan ketinggian struktur nano meningkat secara signifikan dibandingkan dengan sampel sebelumnya. Akhirnya, pada suhu anil tinggi antara 800 dan 900 °C, NP paduan PdAuAg yang diisolasi terbentuk bersama dengan peningkatan difusi atom paduan seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1h, i dan Gambar. 2b, c. Struktur nano yang bergoyang secara bertahap menjadi terisolasi dan bentuknya teratur karena meminimalkan energi permukaan/antarmuka seperti yang dibahas [25]. Selanjutnya, morfologi permukaan berbagai struktur nano dianalisis dengan kekasaran RMS (Rq) dan rasio luas permukaan (SAR) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2d dan diringkas dalam file tambahan 1:Tabel S1. Rq menunjukkan rata-rata evolusi tinggi struktur nano, \( \mathrm{Rq}=\sqrt{\frac{1}{\mathrm{n}}\sum \limits_1^{\mathrm{n}}{\mathrm{Z }}_{\mathrm{n}}^2} \), di mana Zn adalah profil ketinggian pada setiap piksel. Di sisi lain, SAR memberikan kenaikan persentil dari luas permukaan sebagai \( \mathrm{SAR}=\frac{A_g-{A}_s}{A_g}\times 100\% \), di mana A _g adalah geometris (2D) dan A _s adalah luas permukaan struktur nano (3D), masing-masing. Rq dan SAR dari struktur nano yang sesuai secara bertahap meningkat seiring dengan suhu anil, yang menunjukkan peningkatan tinggi rata-rata dan luas permukaan. Secara khusus, Rq meningkat dari 5,7 menjadi 25,3 nm dan SAR meningkat dari 1,13 menjadi 11,36% ketika suhu anil bervariasi antara 400 dan 900 °C. Selain itu, analisis spektral EDS diimplementasikan untuk menganalisis komposisi unsur (Pd, Au, dan Ag) struktur nano paduan PdAuAg pada berbagai suhu seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2e, f dan File tambahan 1:Gambar S5. Spektrum EDS menunjukkan adanya Pd, Au, dan Ag dengan jumlah varian seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2e-1. Umumnya, hitungan EDS menandakan jumlah sinar-X yang datang dari orbit atom yang berbeda. Jumlah puncak Au Mα1 relatif lebih tinggi daripada puncak Ag Lα1 dan Pd Lα1, yang kemungkinan disebabkan oleh nomor atom Au yang lebih tinggi dibandingkan dengan Ag dan Pd. Selain itu, plot penghitungan EDS pada Gambar 2f menunjukkan bahwa penghitungan Pd hampir identik untuk semua sampel yang dianil pada suhu yang berbeda. Namun, jumlah Au serupa hingga 800 °C tetapi sedikit menurun pada 900 °C, dan jumlah Ag serupa hingga 500 °C tetapi secara bertahap menurun antara 600 dan 900 °C. Pengurangan jumlah Au dan Ag dapat terjadi karena sublimasi pada suhu penguapan tertentu [26,27,28]. Berdasarkan kurva uap atom Pd, Au, dan Ag, atom Ag dan Au masing-masing dapat diuapkan ~ 500 °C dan ~ 800 °C, sedangkan Pd tidak dapat terdesorbsi dalam rentang annealing ini, yaitu hingga 900 ° C [26,27,28]. Sublimasi Au dan Ag juga dapat mempengaruhi evolusi NP paduan pada suhu tinggi seperti transisi konfigurasi dan pengurangan volume.

a –c Gambar SEM dari NP PdAuAg tri-logam yang dianil antara 700 dan 900 °C (tri-lapisan). d Plot kekasaran permukaan RMS (Rq) dan rasio luas permukaan (SAR) sampel yang sesuai sebagai fungsi suhu anil. e Spektroskopi sinar-X dispersif energi (EDS) spektrum penuh sampel yang dianil pada 400 °C. f Plot jumlah EDS Pd, Au, dan Ag

Gambar 3 menunjukkan spektrum reflektansi dari berbagai struktur nano paduan PdAuAg pada safir (0001) yang dibuat pada suhu yang berbeda antara 400 dan 900 °C dengan tiga lapis Pd/Au/Ag setebal 15 nm. Secara khusus, spektrum reflektansi asli (diukur secara eksperimental) dari semua struktur nano paduan disajikan pada Gambar. 3a, yang umumnya menunjukkan puncak di wilayah UV pada ~ 380 nm, penurunan di wilayah yang terlihat pada ~ 500 nm, dan bahu lebar di wilayah NIR dari ~ 900 hingga 1000 nm. Dalam hal reflektansi rata-rata, itu secara bertahap berkurang seiring dengan evolusi NP paduan terisolasi dari tri-lapisan logam dengan anil pada suhu tinggi seperti yang diringkas pada Gambar. 3b. Ini dapat dikorelasikan dengan berkurangnya cakupan permukaan dari permukaan logam yang sangat reflektif. Selanjutnya, spektrum asli dinormalisasi pada 300 nm untuk menganalisis respons spektral lebih jelas seperti tren evolusi puncak dan penurunan dalam panjang gelombang tertentu seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3c. Spektrum reflektansi yang dinormalisasi dengan jelas menunjukkan pembentukan puncak yang kuat di wilayah UV dan NIR dan penurunan di wilayah yang terlihat, yang dapat dikorelasikan dengan resonansi plasmon permukaan lokal (LSPR) dari struktur nano paduan. Puncak reflektansi di wilayah UV (~ 380 nm) dapat dikaitkan dengan resonansi quadrupolar dan puncak lain di wilayah NIR dikaitkan dengan resonansi dipolar dari struktur nano PdAuAg [29, 30]. Di sisi lain, reflektansi di wilayah yang terlihat dilemahkan secara tajam membuat penurunan berpusat antara 450 dan 550 nm, yang dapat disebabkan oleh penyerapan panjang gelombang tampak oleh efek LSPR dari struktur nano paduan. Puncak UV menunjukkan perilaku yang cukup konsisten sedangkan kemiringan yang terlihat dan bahu NIR dimodulasi secara signifikan tergantung pada morfologi permukaan struktur nano PdAuAg pada berbagai suhu, yang dieksplorasi lebih lanjut dengan memperbesar bagian yang sesuai seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3c-1,–c- 2. Penyerapan dip secara bertahap bergeser biru dari ~ 510 ke ~ 475 nm dengan meningkatnya suhu anil, yang dapat disebabkan oleh penurunan ukuran rata-rata dan peningkatan jarak antar struktur nano paduan [31]. Demikian pula, bahu reflektansi antara 600 dan 800 nm juga menunjukkan pergeseran biru yang berbeda pada suhu yang meningkat seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3c-2. Pada saat yang sama, bahu NIR menjadi lebih lebar dengan meningkatnya suhu, yang dapat dikorelasikan dengan hilangnya atom Ag karena sublimasi.

Spektrum reflektansi dari struktur nano PdAuAg yang sesuai yang dianil pada berbagai suhu antara 400 dan 900 °C tiga lapis. a Spektrum reflektansi. b Plot reflektansi rata-rata sebagai fungsi suhu anil. c Spektrum reflektansi yang dinormalisasi pada 300 nm. c-1 –c-2 Spektrum reflektansi yang diperbesar di lokasi tertentu untuk menunjukkan pergeseran kemiringan dan bahu:area kotak di b

Gambar 4 menunjukkan pertumbuhan struktur nano paduan PdAuAg dengan multi-lapisan film Pd, Au, dan Ag dengan ketebalan total anil 15 nm di bawah kondisi pertumbuhan yang identik dengan set sebelumnya. Menggunakan komposisi film multi-lapisan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1b, perbedaan yang tajam dari urutan dewetting diamati dibandingkan dengan sampel tiga-lapisan. Lebih khusus lagi, proses dewetting ditingkatkan secara signifikan pada suhu anil rendah dan menghasilkan pembentukan NP paduan yang lebih terisolasi dan teratur pada suhu tinggi. Ketebalan individu dari film logam konstituen dapat secara signifikan mempengaruhi proses dewetting sehingga antar-difusi atom dan paduan dapat difasilitasi oleh pengendapan lapisan tipis. Oleh karena itu, dengan mengadaptasi komposisi lapisan tipis metalik yang lebih tipis dan berlapis-lapis meningkatkan difusi atom, dan karenanya laju dewetting yang lebih tinggi dapat diharapkan [21]. Dalam hal ini, ketebalan film total adalah 15 nm yang terdiri dari 15 lapisan Pd, Au, dan Ag setebal 1 nm dengan mengulangi pengendapan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1b. Karena difusivitas atom secara keseluruhan dapat ditingkatkan seiring dengan suhu, proses dewetting dapat dipercepat bahkan pada suhu yang lebih rendah. Misalnya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4a, rongga besar terbentuk bahkan pada 400 °C yang kedalamannya ~ 15 nm dan lebarnya ~ 100 nm seperti yang digambarkan dengan jelas oleh profil garis pada Gambar. 4a-2. Hasil ini jelas menunjukkan perbedaan yang tajam dari sampel tri-layer yang hanya membentuk NP yang ditumbuhi terlalu banyak pada suhu yang sama. Selanjutnya, rongga secara bertahap tumbuh lebih besar seiring dengan peningkatan suhu anil antara 500 dan 600 °C karena penggabungan rongga yang berdekatan seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4b–b-2, c–c-2. Selama kenaikan suhu, ukuran rongga meningkat secara signifikan karena peningkatan difusi dan akumulasi atom paduan seperti yang dibahas. Selanjutnya, anil pada suhu tinggi antara 700 dan 900 °C menghasilkan lebih banyak isolasi antara NP PdAuAg dibandingkan dengan sampel tiga lapis. Secara khusus, struktur nano yang terhubung terbentuk pada 700 °C seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4d–d-2, yang lebih terfragmentasi dan sedikit lebih tinggi daripada sampel tiga lapis. Akibatnya, konfigurasi tidak teratur secara bertahap diubah menjadi NP bola bersama dengan suhu seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4e, f. Transformasi bentuk NP terisolasi ini dapat diatur oleh minimisasi energi permukaan dan konfigurasi kesetimbangan [32]. Di sisi lain, karena penggabungan NP yang berdekatan, kepadatan NP secara bertahap berkurang sedangkan ukuran meningkat. Selain itu, analisis Rq, SAR, unsur, dan optik dari struktur nano PdAuAg yang sesuai yang dibuat dengan sampel multi-lapisan disajikan pada Gambar 5a–c. Rq dan SAR secara bertahap meningkat dengan suhu anil seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5a, b. Dibandingkan dengan sampel tiga lapis, nilai Rq dan SAR umumnya lebih tinggi untuk sampel multi-lapisan karena pembentukan rongga yang lebih besar dan struktur nano paduan. Selanjutnya, plot penghitungan Pd, Au, dan Ag pada Gambar 5c menunjukkan tren penghitungan yang serupa dengan sampel tiga lapis karena jumlah total yang diendapkan dari setiap logam adalah identik. Spektrum reflektansi struktur nano paduan PdAuAg dalam set ini disajikan pada Gambar. 5d-f. Tren keseluruhan spektrum reflektansi cukup mirip dengan set sebelumnya seperti yang ditunjukkan pada spektrum reflektansi asli dan ternormalisasi pada Gambar. 5d, f, masing-masing. Namun, intensitas puncak spesifik, posisi dan perilaku pergeseran berubah secara signifikan. Kumpulan sampel ini juga menunjukkan puncak pada ~ 380 nm, penurunan dinamis di wilayah yang terlihat dan bahu lebar di wilayah NIR karena efek LSPR dari NP paduan PdAuAg seperti yang dibahas. Demikian pula, reflektansi rata-rata secara bertahap menurun dengan pembentukan NP paduan terisolasi dari multi-lapisan logam seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5e. Umumnya, reflektansi rata-rata sedikit lebih rendah dari set sebelumnya, yang dapat dikaitkan dengan luas permukaan yang jauh berkurang dengan dewetting yang ditingkatkan dengan skema multi-layer. Spektrum reflektansi yang dinormalisasi dan diperbesar dengan jelas menunjukkan bentuk spektral dinamis, posisi puncak/penurunan, dan lebar seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5f-1–f-3. Seiring dengan evolusi bertahap dari rongga, nanocluster yang terhubung, dan NP paduan terisolasi antara 400 dan 900 °C, penurunan penyerapan secara bertahap bergeser biru dari ~ 520 ke ~ 465 nm [31]. Pergeseran penurunan penyerapan biru ini dapat disebabkan oleh pengurangan bertahap dari ukuran rata-rata ketika nanocluster yang terhubung dikembangkan menjadi NP bola yang terisolasi seperti yang dibahas. Selanjutnya, bahu reflektansi umumnya bergeser biru seiring dengan peningkatan suhu anil. Penurunan serapan yang diamati di wilayah yang terlihat menjadi lebih sempit antara 400 dan 900 °C seiring dengan peningkatan keseragaman ukuran struktur nano paduan [31, 33].

Struktur nano PdAuAg berdasarkan multi-lapisan film Pd/Au/Ag 15 nm (15 lapisan) dengan masing-masing 1 nm. Suhu anil secara sistematis bervariasi antara 400 dan 900 °C selama 450 detik (multi-lapisan). a –f Penayangan teratas AFM (3 × 3 μm ² ). a-1 –f-1 Tampilan samping AFM yang diperbesar (750 × 750 nm ² ). a-2 –f-2 Profil garis penampang

Analisis morfologi, unsur, dan optik dari struktur nano PdAuAg yang sesuai (multi-lapisan). a , b Plot Rq dan SAR. c Plot jumlah EDS Pd, Au, dan Ag. d Spektrum reflektansi. e Plot ringkasan reflektansi rata-rata. f Spektrum reflektansi yang dinormalisasi pada 300 nm. f-1 –f-2 Daerah yang diperbesar dikotak dalam f . f-3 Spektrum reflektansi yang dinormalisasi untuk menunjukkan variasi lebar kemiringan penyerapan

Gambar 6 menunjukkan evolusi struktur nano paduan PdAg pada safir (0001) dengan kontrol waktu annealing pada suhu annealing tetap 850 °C dengan Pd_{150 nm} /Ag_{80 nm} dua lapis. Kumpulan sampel ini disiapkan untuk mengamati evolusi waktu NP paduan bimetalik dengan menggunakan logam difusivitas (Pd) tertinggi (Ag) dan terendah di antara Au, Ag, dan Pd. Seperti yang ditunjukkan oleh gambar SEM dan AFM pada Gambar. 6, struktur nano yang terhubung secara bergoyang secara bertahap diubah menjadi NP bulat yang terisolasi bersama dengan peningkatan waktu anil pada suhu tetap. Selanjutnya, hasil ini menunjukkan perbedaan yang tajam pada evolusi morfologi NP Pd dari pekerjaan kami sebelumnya pada kondisi pertumbuhan dan ketebalan film Pd yang serupa [34]. Di mana, film Pd setebal 150 nm hanya menunjukkan pembentukan rongga pada 850 °C, yang dapat disebabkan oleh difusivitas yang rendah dan laju dewetting film Pd tebal [34]. Hal ini jelas menunjukkan bahwa tingkat dewetting dari logam difusivitas rendah dapat ditingkatkan dengan penambahan film logam difusivitas tinggi [21, 35]. Peningkatan dewetting dapat dikorelasikan dengan interdifusi dan paduan atom Pd dan Ag, yang meningkatkan difusivitas atom secara keseluruhan [36]. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 6a, struktur nano yang bergoyang terbentuk pada 850 °C selama 0 detik karena telah terjadi dewetting yang signifikan. Ketinggian struktur nano yang khas adalah ~ 300 nm seperti yang ditunjukkan dengan jelas oleh profil garis penampang pada Gambar. 6a-2. Seiring dengan peningkatan waktu anil hingga 240 s pada suhu tetap, struktur nano yang terhubung diubah menjadi NP terisolasi dengan ketinggian rata-rata ~ 500 nm. Transformasi morfologi ini dapat dikorelasikan dengan ketidakstabilan seperti Rayleigh dan minimisasi energi permukaan bersama dengan difusi yang ditingkatkan dari atom paduan. Selanjutnya, penurunan ukuran bertahap NP paduan terisolasi diamati ketika durasi anil meningkat lebih lanjut antara 1800 dan 3600 s, yang dapat disebabkan oleh sublimasi atom Ag seperti yang dibahas sebelumnya [37]. Analisis Rq dan SAR dilakukan pada gambar AFM skala besar seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 6e, f dan diringkas dalam File tambahan 1:Tabel S4. Rq meningkat tajam dari 0 menjadi 240 s dengan pembentukan NP terisolasi dari struktur nano besar yang terhubung. Namun, secara bertahap menurun antara 1800 dan 3600 s karena ukuran NP berkurang karena sublimasi Ag. Sementara itu, SAR secara bertahap berkurang dengan bertambahnya waktu anil karena pengurangan bertahap luas permukaan NP paduan PdAg.

Pembuatan struktur nano PdAg bi-logam pada saaphire (0001) dengan kontrol waktu anil dengan Pd_{150 nm} /Ag_{80 nm} dua lapis dianil pada 850 °C (dua lapis). a –d gambar SEM. a-1 –h-1 Tampilan samping AFM yang sesuai (10 × 10 μm ² ). a-2 –h-2 Profil garis penampang. e , f Plot Rq dan SAR

Gambar 7 menunjukkan sifat unsur dan optik dari struktur nano PdAg yang sesuai yang dibuat dengan Pd_{150 nm} /Ag_{80 nm} dua lapis. Analisis unsur dilakukan pada struktur nano PdAg terhubung goyang yang dibuat pada 850 °C selama 0 detik seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 7a–g. Gambar SEM, peta 3D, peta unsur terpisah, dan profil garis EDS dengan jelas menunjukkan distribusi unsur struktur nano paduan bergoyang. For the detail analysis, the magnified Pd, Ag, and overlap map are demonstrated in Fig. 7c–e, which are acquired from the SEM image marked with blue rectangle. The Pd, Ag, and overlap maps were matched well, which indicates the formation of alloyed PdAg nanostructures. Furthermore, the elemental line-profile and EDS spectrum of PdAg nanostructure are shown in Fig. 7f–g. In the spectral line-profile, the Pd and Ag were originated from the PdAg nanostructure, which showed the comparatively higher intensity of Pd. This can be due to the high concentration of Pd atoms in the alloy NPs as the Ag were gradually sublimation. The corresponding reflectance spectra of PdAg nanostructures are presented in Fig. 7h–j. Depending upon the morphology of PdAg alloy nanostructures at various annealing time, the reflectance spectra showed a sharp distinction. By the formation of widely spaced large bimetallic PdAg nanostructures on sapphire, the absorption or reflectance can be significantly enhanced at specific wavelength as seen in the spectral shape of reflectance. For example, at 0 s, small peak at ~ 380 nm, strong absorption dip at ~ (500–600) nm, and another reflectance peak at NIR were developed due to the surface plasmon resonance of PdAg nanostructures as shown in Fig. 7h. Along with the formation of isolated PdAg alloy NPs between 240 and 3600 s, the NIR peak position and intensity were varied. In addition, the reflectance spectra of PdAg NPs between 240 and 3600 s were normalized at 300 nm as shown in Fig. 7i. The normalized spectra clearly revealed that the dipolar resonance peak was blue-shifted from ~ 990 to below 850 nm along with the reduction of NPs size from 240 to 3600 s as discussed [31]. In terms of average reflectance, the reflectance spectra at 0 s exhibited the highest reflectance and later significantly decreased with the formation of isolated NPs as shown in Fig. 7j. The average reflectance between 240 and 3600 s was almost similar and ~ 3%, which can be likely due to the highly absorbing nature of widely spaced PdAg NPs. Such behavior was also observed with monometallic Pd NPs, in which the wide spacing Pd NPs demonstrated the reduced reflectance in VIS region in the previous study [34].

Elemental and optical analysis of PdAg bi-metallic nanostructures (bi-layers). a SEM image of the 0 s sample. b Top view of corresponding 3D map. c –e Maps of Pd, Ag and Pd and Ag together, boxed region in a . f EDS spectral line profiles of Pd and Ag, arrow location in b . g EDS spectrum of the 0 s sample. h Reflectance spectra of various PdAg nanostructures. saya Normalized reflectance spectra at 300 nm. j Plot of average reflectance