T E L K O M N I K T elec o m m un ica t io n,  Co m pu t ing ,   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.   1 9 ,   No .   2 A p r il   2 0 2 1 ,   p p .   68 3 ~ 68 9   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   ac cr ed ited   First Gr ad b y   Kem en r is tek d i k ti,  Dec r ee   No : 2 1 /E/KPT /2 0 1 8   DOI : 1 0 . 1 2 9 2 8 /TE L KOM NI K A. v 1 9 i 2 . 1 8 1 4 6     683       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //jo u r n a l.u a d . a c. id /in d ex . p h p /TELK OM N I K A   Aluminum   b a sed  na no structure s  f o r ener g y  appli ca ti o ns       M o ha m m a d T a riq Y a s ee n Abd a lem   A.  Ra shee d     De p a rtme n o El e c tri c a E n g i n e e rin g ,   Co ll e g e   o En g in e e rin g ,   U n i v e rsity   o M o su l,   M o s u l,   Ira q       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 1 1 ,   2 0 2 0   R ev is ed   Sep   2 0 ,   2 0 2 0   Acc ep ted   Oct  8 ,   2 0 2 0       Th e   p las m o n ic  m a teria p ro p e r ti e o f   a lu m in u m   a ll o a c ti v e   p las m o n   re so n a n c e e x ten d in g   fro m   th e   b l u e   c o lo r   in   t h e   v isi b le  ra n g e   to   th e   u lt ra v io let   (UV re g io n   o th e   sp e c tru m .   W h e re a Al  is  u su a ll y   a v o id e d   fo a p p li c a ti o n o p las m o n ics   d u e   to   it lo ss e in   th e   in fra re d   sp e c tru m   re g io n .   In   th is  wo rk ,   th e   st u d y   o th e   sc a tt e a n d   a b so r p ti o n   o f   d is k   n an o a n ten n as   ( D NAs)   u sin g   v a rio u ty p e o m a teria ls  Au ,   Ag ,   a n d   Al  is  a c c o m p li sh e d   b y   u si n g   t h e   CS T   m icro wa v e   stu d io   s u it e   sim u lati o n .   Th e   re su lt s s h o we d   t h a A c a n   o ffe g o o d   p las m o n ic  p ro p e rti e wh e n   DN ra d iu is   2 5   n m   to   1 2 5   n m   a t   2 0   n m   h e ig h t   a n d   wo r k in g   wa v e len g th l o n g e th a n   8 0 0   n m   i n   th e   n e a r - in fra re d   (NIR)  re g io n .   Al  p ro d u c e n e g a ti v e   p las m o n ic  fe a tu re a ro u n d   8 0 0   n m   wa v e len g th   d u e   to   th e   i n terb a n d   tra n sit io n   in   th e   ima g in a r y   p a rt  o e p sil o n .     F o Au   a n d   Ag ,   th e   p las m o n ic  c h a ra c teristics   ra p id l y   d e c a y e d   wh e n   t h e   DN ra d iu wa h ig h e th a n   6 0   n m ,   b u i n   c o n tras t,   Al  o ffe rs  g o o d   p las m o n ic  fe a tu r e a th e se   larg e   d ime n sio n o DN As .   T h is  e x ten d e d   re sp o n se   o Al  in   UV ,   v isib le,  a n d   NIR,  in c o rp o ra ted   with   it s l o w co st,  n a tu ra a b u n d a n c e ,   l o w n a ti v e   o x i d e ,   a n d   a m e n a b il it y   t o   in d u str ial  p r o c e ss e s,  c o u ld   m a k e   Al  a n   e x trem e ly   p ro m isin g   p las m o n ic m e tal  c a n d i d a te fo e n e rg y   a p p li c a ti o n s.   K ey w o r d s :   Alu m in u m   Nan o d is c   Near - I n f r a r ed   Plas m o n ic    T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mo h am m ad   T ar iq   Yaseen   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   C o lleg o f   E n g in ee r i n g   Un iv er s ity   o f   Mo s u l   Mo s u l I r aq   E m ail: m ty aseen @ u o m . ed u . i q       1.   I NT RO D UCT I O N     Me tallic  n an o s tr u ctu r es  h av b ee n   u n d er   in ten s iv in v esti g ati o n   b ec au ce   o f   th eir   p lasmo n ic  p r o p er ties   an d   ab ilit y   to   in ter ac with   lig h at  s u b wav elen g th   d im en s io n s   [ 1 - 3 ] .   S tu d ies  o f   co h er en o s cillatio n s   o f   elec tr o n s   in   th o p tical  m etals,  wh ich   ar r ec o g n ize d   as  lo c alize d   s u r f ac p lasmo n   r eso n a n ce s   ( L SP R ) ,   wer e   b ased   o n   th d ielec tr ic  p r o p er t ies  o f   m etals.  T h r eso n an ce   wav elen g th   o f   th e   p lasmo n ic  s y s tem s   in   co m m o n   d ep en d s   m ain l y   o n   th m etal  n an o p a r ticle  s ize,   g eo m etr y ,   a n d   th r ea a n d   im a g in ar y   p ar t s   o f   th d ielec tr ic  o f   m etal  n an o p ar ticles  ,   wh ich   a r th d is p er s io n   p r o p er ties   o f   th m etal   [ 4,   5 ] .   T h r esear ch er s   wer h ig h ly   co n ce n tr ated   o n   Au   a n d   Ag   b ec au s o f   th eir   o p tical  an d   d ielec tr ic  p r o p e r ties ,   wh ich   c o u ld   b d ep lo y ed   in   d if f er en t   ap p licatio n s Fo r   in s t an ce ,   Ag   b ased   n a n o s en s o r s   [ 6 ] ,   p lasmo n ic  wav e g u id es  [ 7 ] ,   tu n ab le   p lasmo n ic   f ilter s   [ 8 ] ,   n a n o an ten n as  f o r   f ield   en h an ce m e n [ 9 ] ,   n o n lin e ar   d ev ices   [ 1 0 ] ,   a n d   n a n o tech n o lo g y   f o r   en er g y   ap p licatio n s   [ 1 1 ,   1 2 ] .   Ho wev er ,   A u   an d   A g   wo r k   at  wav elen g th s   d o wn   t o   6 0 0   n m Au   is   a n   e x p en s iv e   m ater ial ,   wh er Ag   s u ffer s   f r o m   r ap id   o x id atio n   t h at  d eg r ad es  p lasmo n ic  p r o p e r ties .   T h ese  p r o b lem s   n ee d   to   b co n s id er ed   wh e n   we  ch o o s th e   ap p r o p r iate  m a ter ial E v en   t h o u g h ,   Al   s h o ws  lar g lo s s es  at  th in ter b an d   wav elen g th   ar o u n d   8 0 0   n m .   F r o m   b lu co lo r   in   t h v is ib le  r eg io n   u p   to   th U r eg io n   o f   th s p ec tr u m ,   Al  s h o ws  lo lo s s   an d   r ep r esen ts   p r o m is in g   p lasmo n ic  m ater ial  [ 13 - 15 ].     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  1 9 ,   No .   2 Ap r il   202 1 :    68 3   -   68 9   684   As  well  as,  it  g iv es   r is to   attr ac tiv p r o p er ties   th at   co m p r is n atu r al   ab u n d a n ce ,   l o co s t,   lo n ativ o x id e,   an d   ea s o f   p r o ce s s in g   b y   th co m p lem en tar y   m etal - o x id s em ico n d u cto r   ( C MO S),   wh er ea s   Au   an d   Ag   d o   n o s h o th e   s am p r o p er ties   [ 16 ] .   T h a b s o r p tio n   en h a n ce m en at  th n ea r - i n f r ar e d   ( N I R )   r eg io n   p r o d u ce s   b r o ad b a n d   ab s o r p tio n   r eg io n   [ 1 7 - 1 9 ] ,   an d   th e n   ca u s es  b r ea k th r o u g h   in   ef f icien c y   im p r o v em en ts   f o r   s o lar   en er g y   c o n v er s io n   [ 2 0 - 2 2 ] .   I n   th is   p ap er ,   Al  p lasmo n s   o f   DNAs,  as  s h o wn   in   Fig u r 1 ,   wer in v esti g ated   at  th e   NI R   r eg io n   em p l o y in g   th C ST  m icr o wav s tu d io   s im u lato r   b ased   o n   fin ite  in teg r al  tech n i q u [ 23 ].           Fig u r e   1 .   Sch em atic  illu s tr atio n   o f   th e   DNA  with   s u b s tr ate  s tr u ctu r e   C ST       2.   RE S E ARCH   M E T H O D     2 . 1 .     L o re ntz - drule m o del   T h is   r esear ch   wo r k   is   u s in g   L o r en tz - Dr u d e   m o d el,   wh ich   is   g iv en   b y   as   s h o wn   in   ( 1 )   [ 8 ] .   I s h o ws  th e   d ep en d e n cy   o f   th m etal  d ielec tr ic  f u n ctio n   o n   t h o p tical  w av elen g th   [ 3 - 5 ] .         ( ) = 2 2 + 2 + 2 ( 2 + 2 )   ( 1 )     γ =1   wh er τ   d en o tes  th m e an   r elax atio n   tim o f   th co n d u ctio n   elec tr o n s ,   an d   εin is   d u to   th in ter b an d   tr a n s itio n s   an d   ω p   is   th p lasma   f r eq u e n cy .   T h p la s m o n ic  m etals  Au ,   Ag ,   an d   Al   h av b ee n   u s ed   as   n an o an te n n as  wh er e   th ese  m et als  p r o d u ce   s tr o n g   f ield   co n f i n em en d u to   th e   lar g n eg ati v p er m itti v ity   th at  p r o d u ce s   less   f ield   p en etr atio n   an d   lo wer   p r o p ag atio n   lo s s   [ 3 ] .   Al  p lasmo n ic   m etal   h as   b etter   p lasmo n ic   p er f o r m an ce   th an   Au   an d   Ag   at  s h o r t w av elen g th s   s u ch   as  UV  an d   th b lu e,   d u to   its   lo im ag in ar y   p ar t a n d   h ig h   n e g ativ r ea p ar as  s h o wn   in   Fig u r 2   [ 10 ,   20 ] .   I n   co n tr ast,  Al  s h o ws  lar g lo s s es  at  th in ter b an d   wav elen g th   a r o u n d   8 0 0   n m .   T h er ef o r e,   it  is   n o s u itab le   m ater ial  f o r   n an o an ten n as  in   th is   r eg io n   o f   th e   s p ec tr u m .   I n   in f r ar e d   wa v elen g th s   r eg io n ,   it  is   tr u e   th at   Al  h as  h ig h er   im ag in ar y   p ar t h a n   Au   an d   Ag ,   b u th e   lar g v alu o f   n eg ati v r ea p ar o f   p er m itti v ity   o f   Al  r ed u c es  th f ield   p en etr atio n   in to   th p lasmo n ic  m etal,   wh ich   g iv es r is to   lo wer   p r o p ag atio n   lo s s   in   m etal  an d   th en   h ig h   f iel d   en h an ce m en t   at  th v icin ity   lo ca tio n   o f   n an o an te n n a.   Als o ,   as  s h o wn   in   Fig u r 2 ,   Au   o f f e r s   h ig h er   lo s s   th an   Ag   at  wav elen g th s   b el o 6 0 0   n m   th at   m ak es  Ag   b etter   in   ter m s   o f   p lasmo n ic  ch ar ac ter is tics   wit h in   th is   r eg io n .   W h er ea s   Au   is   s ti ll  m o s tly   u s ed   b ec au s it is   ch em ically   v er y   s tab le  [ 2 - 4 ].     2 . 2 .     A bs o rpt io n a nd   s ca t t er i ng   ca lcula t io n m o del   DNA  h as  b ee n   d esig n ed   an d   ad o p ted   f o r   en h a n ce m en o f   th lo ca lized   f ield .   Var io u s   p lasmo n ic  m ater ials   wer s elec ted   s u ch   as  Au ,   Ag ,   a n d   Al .   DNA  was   ex cited   b y   p lan wa v p r o p ag atin g   i n   n e g ativ   z - d ir ec tio n   th at  is   th n o r m al  d ir ec tio n   to   th p lan wh ich   i n clu d in g   th DNA.   T h s y m m etr y   o f   th cir cu lar   f o r m   o f   th e   DNA  p r o d u ce s   n o   af f ec tiv ity   to   th p o lar izatio n   o f   in ci d en lig h t.  I n   th f ir s s im u latio n ,   t h DNA   was a cc o m p lis h ed   in   th f r ee   s p ac with o u t a   s u b s tr ate  to   in v esti g ate  th g en er ated   s ca tter i n g   ( R C S - r ef lectio n   cr o s s   s ec tio n )   an d   ab s o r p tio n   cr o s s   s ec tio n   ( AC S).   I t   is   im p o r tan t   to   a n aly ze   h o m u ch   o f   ab s o r p tio n   a n d   s ca tter in g   en h an ce m en ca n   b e   o b tain ed   f o r   Au   DNAs,  Ag   DNAs,  an d   Al  DNA s   wi th   v ar y in g   th DNA  r ad iu s   with   co n s tan DNA  th ick n ess   ( h =2 0   n m ) .   T h in v esti g atio n   was   co n ce n tr ated   o n   th r es o n an ce   wav elen g th   attitu d e,   f o r   th ese  im p o r tan t   p l asm o n ic  m etals,  wit h   th e   s ize  v ar iatio n   o f   DNAs.  T h e   r eso n an ce   wav elen g th   o f   DNA  in   th f r ee   s p ac e   r elies  o n   th r ea a n d   im a g in ar y   p ar ts   o f   th e   d ielec tr ic  co n s tan o f   t h p lasmo n ic  m etal  an d   th e   DNAs  s ize.   T h s ize  o f   DNA  ca n   b co n tr o lled   w h er ea s   th d ielec tr ic  co n s tan o f   m etal  is   an   in h e r en ch ar ac ter is tic  o f   th e   m etal   in   s h wo n   in   ( 2 )   an d   ( 3 ) ,   s h o th e   r elatio n   o f   th a b s o r p tio n   an d   th s ca tter in g   with   th p ar ticle  o f   p lasmo n ic  m eta l th at  h as a   r ad iu s   o f     [ 2 1 ,   22 ]:     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         A lu min u b a s ed   n a n o s tr u ctu r es fo r   en erg a p p lica tio n s   ( M o h a mma d   Ta r iq   Ya s ee n )   685      ( ) = 2 4 [ 2 ]      [ + 2 ]     ( 2 )        ( ) = 2 8 3 [ 2 ] 4 | + 2 | 2     ( 3 )     w h er n m   is   th r e f r ac tio n   i n d e x   o f   t h s u r r o u n d in g   m e d iu m ,     is   th m etal  s p h er r a d iu s ,   ε  i s   th d ielec tr ic  o f   th s u r r o u n d i n g   m ed iu m ,   a n d   ε m   is   th p lasmo n ic  m etal   d iel ec tr ic.   I is   clea r   f r o m   as  s h o w n   in   ( 2 )   an d   ( 3 )   th at   th AC an d   R C r ely   o n   th e   s ize  an d   m etal  ty p o f   DNA s ,   wh er th AC r elate d   to   t h a 3 b u t h R C S   r elate d   to   th a 6   [ 1 7 ,   1 8 ]         ( a)       ( b )     Fig u r 2 .   Per m itti v ity   o f   m etal s   u s in g   L o r en tz - Dr u d m o d el ;   ( a)   r ea l p a r t ( b )   im ag in ar y   p a r t [ 20 ]       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S     3 . 1 .     C ha ra c t er is t ics s t ud y   o f   s ing le  DNA   i f re s pa ce   T h DNA  s h o wn   in   Fig u r 1   was  s im u lated   as  s in g le  DN in   th f r ee   s p ac in   o r d e r   to   s tu d y   th b eh av io r ,   s ca tter in g   a n d   a b s o r p tio n ,   with   r ep ec to   th DNA   r ad iu s   ch a n g f o r   d if f er e n m etals.  T h o b tain e d   r esu lts   ar s h o wn   in   Fig u r 3.   I s h o ws  th r elatio n   b etwe en   th R C an d   A C with   t h DNA  r ad iu s   f o r   p lasmo n ic  m ater ials   o f   Au ,   A g ,   an d   Al.   F o r   s m all  d im en s io n s   o f   DNAs , w h en   th AC S > >RC S ,   it wa s   to ticed   th at  th ab s o r p tio n   in   th DNA  will  b d o m in an an d   th in d u ce d   elec tr o m ag n etic  f ield   in s id th m etal  wil b e   h ig h .   T h er ef o r e,   t h is   ca s is   n o r ec o m m en d ed   f o r   e n er g y   h ar v esti n g   d u e   to   th e   lo f ield   en h an ce m en t.   Ho wev er ,   w h e n   th e   R C >>   AC S,  wh ich   o cc u r s   at   lar g e   D NAs  d im en s io n s ,   th d o m in a n p r o ce s s   in d u ce d   b y   DNA  is   s tr o n g   f o r war d   s ca tter in g   o f   i n cid en r a d iatio n .   T h e   h i g h   f o r war d   s ca tter in g   also   r ed u ce s   th e   elec tr o m ag n etic  f ield ,   wh er t h o p er atio n   m o d is   h ig h e r   t h an   o n e,   wh ich   p r o d u ce s   h ig h   co n f in e d   f ield   n ea r   th DNA.   T o   o b tain   b est  lo ca l ized   f iel d   en h an ce m e n in   th e   DNA,   wh ich   r esu lts   in   h ig h   f i eld   en h a n ce m en t,  it   is   lik ely   to   b d esira b le  to   o p er ate  in   ce r tain   s ize  r e g im an d   with   ce r tain   m ater ials   f o r   wh ich   th R C is   co m p ar ab le  t o   o r   s lig h tly   h ig h er   th an   th AC S.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  1 9 ,   No .   2 Ap r il   202 1 :    68 3   -   68 9   686   I n   Fig u r 3   ( a ) ,   th r esu lt  o f   u s in g   Ag   DNA  was  s h o wn .   I t   is   clea r   th at  w h en   th r ad iu s   was  lar g er   t h an   4 0   n m ,   th R C S/AC r atio   in c r ea s ed   r ap id ly   with   in cr ea s in g   th r ad iu s   o f   th DNA.   T h R C wil b d o m in an t   at  r ad ii  lar g er   th a n   6 0   n m .   F ig u r 3   ( b )   s h o ws  th R C S/AC r atio   f o r   Au   DNA .   T h e   in cr ea s in g   r atio   o f   R C S/AC with   th DNA  r ad i u s   is   less   th an   th f ir s ca s o f   u s in g   Ag   DNA Alth o u g h ,   t h is   in d icate s   th at  Au   DNA   ca n   b u s ed   as  lar g er   d iam eter   th an   Ag   DNA   f o r   e n er g y   h a r v esti n g .   Au   h as  h i g h er   im ag in ar y   p ar th an   Ag   th at  ca u s es  th p lasmo n ic  d eter io r ated   at  lar g e   d im en s io n   o f   p ar ticles .   T h is   p o in n ee d s   to   b e   co n s id er ed   wh en   u s in g   Au   m a ter ial I n   Fig u r 3   ( c ) ,   th r esu lt  o f   u s in g   A l   DNA   was   s h o w n .   Un lik Au   DNA  an d   Ag   DNA,   Al  DNA  o f f er s   an   im p o r tan t   f ea tu r wh er e   t h R C S/A C S   r atio   n ea r ly   r em ain s   co n s tan at  t h DNAs r ad ii lar g er   th a n   5 5   n m .   No t o n l y   th at,   it   ev en   ten d s   to   d ec r ea s at  DNAs r ad ii lar g er   th an   1 0 0   n m .   T h is   im p o r tan m atter   r esu lts   in   th id ea   th at  Al  ca n   g et  o v er   A u   an d   Ag   in   th is   wav elen g th   r eg io n   u s in g   ce r tain   d im en s io n s   o f   DNAs.  T h is   d u to   th R C th at  d o es  n o in c r ea s r ap id ly   as  o th er   m etals.  Ho wev er ,   it  is   s till   co m p ar ab le  to   o r   s lig h tly   h ig h er   th an   th AC S.  T h is   f ac i s   co n s id er ed   an   im p o r tan f ea tu r in   th en er g y   h ar v esti n g   ap p licatio n s .     3. 2   C ha ra c t er is t ics s t ud y   o f   s ing le  DNA   o n a - S i su bs t r a t e   Her in   th is   s ec tio n ,   t h DNA  s h o wn   in   Fig u r 1   was  s im u lated   ag ain   as  s in g le  DNA  o n   a - S s u b s tr ate  in   o r d er   to   s tu d y   th e   r eso n an c wav elen g th s   with   r ep ec t   to   t h DNA  r ad i u s   ch an g f o r   d if f er en m etals.  T h e   o b tain ed   r esu lts   ar s h o wn   i n   Fig u r e   4 s h o ws  th r elatio n   b etwe en   th DNA  r ad iu s   an d   th r es o n an ce   wav elen g th   f o r   Au   DNA ,   Ag   DNA ,   an d   Al   DNA Her e,   t h e   DNAs  wer e   m o u n ted   o n   th a - Si  s u b s tr ate  o f   a     6 0   n m   th ick n ess   an d   an   in d i u m   tin   o x id la y er   o f   3 0   n m .   I n   th is   s im u latio n ,   t h p er io d ic  u n it  ce ll  in   th e     (x - y   d i r ec tio n )   was   d ep lo y ed   with   a   6 0 0   n m   p itch   d is tan ce   ( P),   as  s h o wn   in   Fig u r 1 .   I was  n o ticed   th at  t h r eso n an ce   wav elen g t h   in cr ea s e d   ( r ed   s h if ted )   with   th DNA  r ad iu s   in cr ea s in g .   Als o ,   t h ex ten d in g   r a n g o f   r eso n an ce   wav elen g th s   f o r   Au ,   wh ich   co v er s   th r a n g f r o m   1 0 0 0   n m   t o   3 5 0 0   n m   b y   r a d i u s   ch an g in g   f r o m     20   n m   to   8 0   n m ,   is   lo wer   th a n   Ag   an d   Al.   Fo r   Ag ,   t h g ai n ed   r esp o n s in v o lv es  th r es o n an ce   wav elen g th   r an g f r o m   1 0 0 0   n m   to   6 5 0 0   n m   with   r a d iu s   r an g e   f r o m   2 0   n m   to   9 5   n m .   I n   th ca s o f   Al  DNA,   it  is   im p o r tan t   to   n o tice  th s lo ch an g o f   r eso n an ce   wav elen g th   with   r esp ct  to   th Al  DN r ad iu s   ch a n g e.   T h r eso n an e   wav elen g th   ex te n d ed   f r o m   1 0 0 0   n m   t o   5 0 0 0   nm  wh en   th e   A l D NA  r ad iu s   ch an g ed   f r o m   2 0   n m   to 1 8 0   n m .     Fig u r 5   s h o ws  th e   r elatio n   b etwe en   th DNA  r ad iu s   an d   ab s o r p tio n   i n   th a - Si  lay er   f o r   v ar i o u s   m etals As  s h o wn   in   Fig u r 5 ,   t h ab s o r p tio n   was   n o r m alize d   to   th m ax im u m   v al u th at  o c cu r r ed   with   t h A g   DNA   n ea r ly   at  5 5   n m   r ad iu s .   Fo r   Au   an d   Ag ,   th d eter io r atio n   in   th ab s o r p tio n   less   th a n   5 0 o cc u r r ed   a t     80   n m   an d   7 5   n m ,   r esp ec tiv el y .   W h er ea s   f o r   Al,   th d eter io r atio n   in   ab s o r p tio n   h as  b ee n     o cc u r r e d   at  r ad iu s   ab o u 1 4 0   n m .   Als o ,   th m a x im u m   ab s o r p tio n   in   t h Al  DNA  ca s was   b it  lo wer   th an   th ab s o r p tio n   at  A g   DNA   ca s e.   W h ile  in   th Au   DNA  ca s e,   th ab s o r p tio n   is   s ig n if ica n tly   less   th an   o th er   test ed   m etals.              ( a)       ( b )         ( c)     Fig u r 3 .   R elatio n   b etwe en   th DNA  r ad iu s   an d   R C S / AC S   r atio   f o r   ( a )   Ag   ( b )   Au   a n d   ( c )   Al   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         A lu min u b a s ed   n a n o s tr u ctu r es fo r   en erg a p p lica tio n s   ( M o h a mma d   Ta r iq   Ya s ee n )   687       Fig u r 4 .   R elatio n   b etwe en   th DNA  r ad iu s   ( R )   an r eso n an ce   wav elen g th f o r   Ag , Au   an d   Al  at  ( h = 2 0   nm )         Fig u r 5 .   No r m alize d   ab s o r p ti o n   in   a - Si lay e r   at  d if f e r en t D NA  r ad ii f o r   v ar io u s   m etals       Fig u r 6   r ep r esen ts   th r esu lts   o f   th n o r m alize d   ab s o r p tio n   in   th m etal  o f   n a n o an ten n DNAs  th at   m o u n t e d   o n   t h e   a - S s t r u ct u r f o r   t h e   s a m e   r a d i i   o f   F i g u r e   5   a n d   a t   t h e   r es o n a n c e   wa v e le n g t h   o f   D N As .   A g   o u t c l a s s es   t h a n   o t h e r   m e t a l s   a t   d i s c   r a d i u s   f r o m   2 0 - 6 0   n m   d u e   t o   i t s   l o w   a b s o r p t i o n .   W h e n   t h r a d i u s   i s   l a r g e r   t h a n   60   n m ,   i t   w a s   s ee n   t h a t t h e   a b s o r p t i o n   i n   A l w as   h i g h e r   t h a n   A u   a n d   A g .   B u t ,   i p r o d u c e s   b et t e r   p e r f o r m a n c e   f o r   t h e   a b s o r p t i o n   e n h a n c e m e n t   i n   a - S i   t h a n   o t h e r   m e t a l s .   T h e s e   r e s u l ts   c o n f i r m   t h a t   i t   i s   t r u e   t h a t   t h e   A l   h a s   a   h i g h   i m a g i n a r y   p a r t   o f   e p s il o n   w h i ch   p r o d u c e s   h i g h   a b s o r p ti o n   i n   th e   p l a s m o n i m e t al ,   b u t   i t   p o s s e s s e s   h i g h   n e g a t i v r e a l   p a r t   a t   t h e   s a m e   t i m e ,   w h ich   r e s u l t s   i n   g o o d   p l a s m o n i c   c h a r a c t e r is t i cs   a t   N I R   s p e c t r u m .   T h e r e f o r e ,   t h e   r e s u l t s   r e v e a l e d   t h a t   A l   s i g n i f ic a n t l y   o u t p e r f o r m e d   A u   a n d   A g   a t   w a v e l e n g t h   r a n g e   e x t e n d e d   f r o m   1 0 0 0 - 5 0 0 0   n m .   I n d e e d ,   t h e   A l   e n a b l es   u s   t o   o v e r c o m e   t h e   p r o b l e m s   o f   t h e   r a p i d   n a t i v e   o x i d e   o f   A g .   A s   w e l l   as ,   t h e s e   l a r g e   d i m e n s i o n s   o f   A l   n a n o a n t e n n a s   DN As   d o   n o t   n e e d     h i g h   r e s o l u t i o n   d e p o s i t i o n   d e v i c es .           Fig u r 6 .   No r m alize d   ab s o r p ti o n   in   th e   m etal  o f   n an o a n ten n at  d if f er en t D NA  r a d iu s     f o r   v a r io u s   m ater ials   ty p es   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  1 9 ,   No .   2 Ap r il   202 1 :    68 3   -   68 9   688   3. 3   P l a s m o nic r eso na nce  mo de   o f   s ing le  DNA   o n a - S s ub s t ra t e   I n   th is   s ec tio n ,   DNAs  r eso n ate  at  m o d o n o r   m o r d e p en d in g   o n   th e   s h ap an d   s ize.   W h en   th s ize  o f   th DNA  is   in cr ea s ed ,   th s ca tter in g   will  in cr ea s e.   " L ar g p ar ticles  ty p ically   s u f f er   f r o m   th p r esen ce   o f   m u ltip le  n ea r ly   d e g en er ate  m o d es  th at  r ed u ce   th e   s tr en g th   o f   th f u n d am en tal  s u r f ac p lasmo n   p o lar ito n   r eso n an ce "   [ 1 1 ] .   T h en   t h is s u th at  m u s b e   co n s id er e d   is   th at  th p lasmo n ic  o r d er   m o d to   ac h iev h ig h er   lo ca lizes  f ield   en h a n ce m en t,   wh ich   ca n   b f o u n d   b y   f ir s t - o r d er   p lasmo n   e x citin g   [ 9 ] .   W h en   th e   DNA  s ize  is   in cr ea s ed ,   th h ig h er   o r d er s   w ill  p r o d u ce   m o r f ield   o s cillatio n   alo n g   with   th DNA.   T h en   th s ca tter in g   wil l   b d o m in an t   m o r th a n   t h a b s o r p tio n   a n d   m o r p lasmo n ic  f ield   co n f in em e n will  o cc u r   in   co m p ar is o n   with   th f ir s m o d e.   T h er ef o r e,   to   o b tain   h ig h e r   lo ca lized   f ield   e n h an ce m en t,  th e   f o cu s in g   k ee p s   o n   th f ir s m o d e .   Fig u r 7   s h o ws  th e   f ield   d is tr ib u tio n   alo n g   with   t h lar g est  DNA.   T h lar g DNA  h as  h ig h er   p r o b ab ilit y   t h an   s m all  s ize  to   p r o d u cin g   h i g h er   m o d es.  T o   d is cr im in ate  th f ir s t   m o d e,   th d is tr ib u tio n   o f   th elec tr ic  f ield   alo n g   with   th DNA  is   ex am in ed .   Fig u r 7   s h o ws  th d is tr ib u tio n   o f   th elec tr ic  f ield   wh ich   is   n eg ativ at  th u p p er   h alf   p ar an d   p o s itiv at  th lo wer   h alf   p ar o f   DNAs.  T h is   elec tr ic  f ield   d is tr ib u tio n   p o in t s   to   th f ir s m o d o f   L SP R .   T h f ield   e n h an ce m en u s in g   Al  is   r elate d   to   p h o t o cu r r e n en h an ce m en f r o m   s ca tter in g .   I t   co u ld   b e   s h o wn   m o r b y   th a n aly s is   o f   wav elen g th   d ep en d en t p h o t o cu r r e n t e n h a n ce m en t   [ 2 4 ,   25 ] .             Fig u r 7 .   T h f ield   d is tr ib u tio n   alo n g   th lar g est DNA         4.   CO NCLU SI O N     E n er g y   ap p licatio n s   s u ch   as  l ig h h ar v esti n g   ar e   v er y   im p o r tan cu r r en tly .   Ho wev er ,   th co s an d   ef f icien m ater ilas   ar e   s till   am o n g   th c h allen g es  f o r   th ese  a p p liatio n s .   Plas m o n ic  m etals  s u ch   as   Au   a n d   Ag   h av b ee n   s tu d ie d   an d   p r o p o s ed   as  g o o d   p lasmo n ic   m ater ia ls   f o r   th e   L SP R   o f   m etallic  n a n o p ar ticles  at  NI R Ho wev er ,   Al  b ased   p lasmo n ic  s tr u ctu r es  o f f er   lo w - c o s an d   p r o m is in g   p lasmo n ic   p r o p er ties   f o r   lig h t   h ar v esti n g .   I n   th is   wo r k ,   t h p o ten tial  o f   Al  p lasmo n ic  m e tal  o f   DNAs  to   s u p p o r s tr o n g   L SP R   at  NI R   i in v esti g ated   an d   d em o n s tr ated   b y   ex am in in g   th e   b eh a v io r   o f   th s ca tter in g   an d   a b s o r p tio n   c r o s s - s ec tio n   with   DNA  r ad iu s .   T h e   aim   o f   u s in g   d is f o r m   is   to   o b tain   s i m ilar ity   r esp o n s t o   th a p p li ed   E - f ield   d u e   to   its   cir cu lar   s h ap e.   T h cr o s s - s ec ti o n   o f   ab s o r p tio n   an d   s ca tter in g   o f   Al  DNAs  ar co m p a r ed   wit h   Au   an d   Ag   DNAs  f o r   t h s am d im en s io n s .   T h ese  r esu lts   m ak Al   o u tp e r f o r m e d   in   L SP R   an d   g o o d   ab s o r p tio n   in   th s u b s tr ate  at   wav elen g th s   lo n g er   th an   8 0 0   n m   an d   NI R   s p ec tr al  r an g e   th at  ex ten d ed   f r o m   1 0 0 0   n m   to   5 0 0 0   n m ,   wh ich   g iv es  an   alter n ativ to   o th er   p lasmo n ic  n o b le  m etals.  Ultim ately ,   it  ca n   jo in   th NI R   r eg io n   t o   ex ten d   th ac tiv e   p lasmo n ic  r an g o f   Al  f r o m   UV,   v is ib le,   to   th NI R   s p ec tr u m   r an g a n d   en ab les  v ar io u s   an d   tailo r ab le  p latf o r m   o f   p lasm on - en h a n ce d   lig h t h ar v esti n g   ap p licatio n s .       ACK NO WL E DG E M E NT S   T h au th o r s   ar v er y   g r atef u to   th Un iv er s ity   o f   M o s u l,  C o lleg o f   E n g in ee r in g   f o r   th ei r   p r o v id ed   f ac ilit ies,  wh ich   h elp ed   to   im p r o v th q u ality   o f   th is   wo r k .         RE F E R E NC E S     [1 ]   D.   F ra n k li n ,   e a l . ,   S e lf - a ss e m b led   p las m o n ics   f o a n g le - in d e p e n d e n stru c t u ra c o l o d isp lay with   a c ti v e l y   a d d re ss e d   b lac k   sta tes ,   PNA S ,   v o l.   1 1 7 ,   n o .   2 4 , p p .   1 3 3 5 - 1 3 3 5 ,   Ju n .   2 0 2 0 .   [2 ]   Ju n x i   Zh a n g Li d e   Zh a n g ,   Na n o stru c tu re s fo r   su rfa c e   p las m o n s,   A d v .   Op t.   P h o t o n ,   v o l.   4 ,   p p .   1 5 7 - 3 2 1 ,   J u n .   2 0 1 2 .   [3 ]   P .   R.   Wes t e t   a l . ,   S e a rc h i n g   fo r   b e tt e p las m o n ic  m a teria ls,”  L a se Ph o to n ics   Rev . ,   v o l.   4 ,   n o .   6 ,   p p .   7 9 5 - 8 0 8 ,   2 0 1 0 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         A lu min u b a s ed   n a n o s tr u ctu r es fo r   en erg a p p lica tio n s   ( M o h a mma d   Ta r iq   Ya s ee n )   689   [4 ]   S .   Ba b a a n d   J.  H.  Wea v e r,   Op ti c a c o n sta n ts o Cu ,   A g ,   a n d   A u   re v isit e d ,   Ap p l .   Op t. ,   v o l.   5 4 ,   n o .   3 ,   p p .   4 7 7 - 4 8 1 ,   2 0 1 5 .   [5 ]   Y.  Li   a n d   Y.  L i,   Op ti c a p ro p e rti e s o p las m o n ic m a teria ls ,   Pl a sm o n ic Op t.   T h e o ry   A p p l . ,   2 0 1 7 .   [6 ]   J.  C.   Re e d ,   H.  Zh u ,   A.  Y.   Z h u ,   C .   Li ,   a n d   E.   Cu b u k c u ,   G ra p h e n e - e n a b led   silv e r   n a n o a n ten n a   se n s o rs,”  Na n o   L e t . ,   v o l.   1 2 ,   n o .   8 ,   p p .   4 0 9 0 4 0 9 4 ,   2 0 1 2 .   [7 ]   A.  V .   Kra sa v in   a n d   A.   V Za y a ts,  S il ico n - b a se d   p las m o n ic  wa v e g u id e s,”   Op t.   Ex p re ss ,   v o l .   1 8 ,   n o .   1 1 ,     p p .   1 1 7 9 1 - 1 1 7 9 9 ,   2 0 1 0 .   [8 ]   A.  S e tay e sh ,   S .   R.   M ir n a z iry ,   a n d   M .   S .   A b rish a m ian ,   Nu m e rica I n v e stig a ti o n   o f   tu n a b le  b a n d - p a ss   b a n d - sto p   p las m o n ic  fil ters   with   h o ll o w - c o r e   c ircu lar  rin g   re so n a to r ,   J o u rn a o th e   Op ti c a S o c iety   o Ko re a v o l.   1 5 ,   n o .   1 ,   p p .   8 2 - 8 9 ,   2 0 1 1 .   [9 ]   B.   S .   Arc h a n j o ,   e a l . ,   P las m o n   3 e lec tro n   t o m o g ra p h y   a n d   lo c a e lec tri c - field   e n h a n c e m e n t   o f   e n g in e e re d   p las m o n ic n a n o a n ten n a s ,   AC S   P h o t o n ics ,   v o l .   5 ,   n o .   7 ,   p p .   2 8 3 4 - 2 8 4 2 ,   M a y   2 0 1 8 .   [1 0 ]   O.  Re c ti fica ti o n ,   F .   G e n e ra ti o n ,   a n d   X.  Lei,   No n li n e a m e tal - in s u lato r - m e tal  (M IM n a n o p las m o n ic  wa v e g u i d e b a se d   o n   e lec tro n   tu n n e li n g   f o o p ti c a re c ti fica ti o n   a n d   fre q u e n c y   g e n e ra ti o n ,   M S c .   t h e sis,  Un iv.  A l b e rta ,   2 0 1 3 .   [1 1 ]   L.   Tsa k a lak o s,   Na n o tec h n o lo g y   f o P h o t o v o lt a ics ,   CRC  P re ss   Ta y lo r   &   F ra n c is   G ro u p ,   1 st   e d . ,   Oc to b e 2 0 ,   2 0 1 9 p .   4 5 8 .   [1 2 ]   M .   T .   Ya se e n ,   F .   Y.   Ab d u l lah   a n d   M .   H.  Alm a ll a h ,   S m a rt  G re e n   F a rm ,   2 0 2 0   7 t h   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   El e c trica a n d   E lec tro n ics   E n g i n e e rin g   (ICEE E ) ,   p p .   2 9 9 - 3 0 2 ,   Ap r .   2 0 2 0 .   [1 3 ]   M .   W.   Kn ig h t,   e a l. ,   Al u m in u m   fo p las m o n ics ,   ACS  Na n o ,   v o l.   8 ,   n o .   1 ,   p p .   8 3 4 8 4 0 ,   2 0 1 4 .   [1 4 ]   R.   M .   Altu wir q i,   B.   Ba a ti y a h ,   E.   Nu g a li ,   Z.   Ha sh im,  H.  Al - Ja wh a ri,   S y n t h e sis  a n d   c h a ra c teriz a ti o n   o a lu m in u m   n a n o p a rti c les   p re p a re d   i n   v in e g a u sin g   a   p u lse d   las e a b lati o n   tec h n iq u e ,   J o u r n a o N a n o ma ter i a ls ,   p p .   5 2 0 2 0 .     [1 5 ]   O.  Lec a rm e ,   Q.  S u n ,   K.  Ue n o ,   a n d   H.  M isa wa ,   Ro b u st   a n d   v e rsa ti le  li g h a b s o rp ti o n   a n e a r - i n fra r e d   wa v e len g t h s   b y   p las m o n ic al u m in u m   n a n o r o d s ,   ACS   P h o t o n ics ,   v o l.   1 ,   n o .   6 ,   p p .   5 3 8 5 4 6 ,   2 0 1 4 .   [1 6 ]   L.   Tan g ,   S .   Latif,   a n d   D.  A.  B.   M il ler,  P las m o n ic  d e v ice   in   si li c o n   C M OS,   El e c tro n .   Let. ,   v o l.   4 5 ,   n o .   1 3 ,     p p .   7 0 6 - 7 0 8 ,   2 0 0 9 .   [1 7 ]     C.   F .   Bo h re n   a n d   D.   R.   H u ffm a n ,   Ab so rp ti o n   a n d   sc a tt e rin g   o f   li g h b y   sm a ll   p a rti c les , ”  J o h n   W il e y   &   S o n s,   Ne w   Y o rk J o h n   W il e y   &   S o n s ,   2 0 0 8 .   [1 8 ]   Ko n d o rsk i y ,   A.   D.,   Lam ,   N.   T.   &   Leb e d e v ,   V.   S. , “ Ab so r p ti o n   a n d   S c a tt e rin g   o f   Li g h t   b y   S il v e a n d   G o ld   Na n o d isk s   a n d   Na n o p rism s ,   J o u r n a l   o Ru s sia n   L a se r R e se a rc h ,   v o l.   3 9 ,   p p .   5 6 - 6 6 ,   2 0 1 8 .   [1 9 ]   P e to u k h o ff,   C. ,   O’Ca rro ll ,   D.,   Ab so rp ti o n - in d u c e d   sc a tt e rin g   a n d   su rfa c e   p las m o n   o u t - c o u p li n g   fro m   a b so r b e r - c o a ted   p las m o n ic m e tas u rfa c e s ,   Na tu re   Co m m u n ica ti o n ,   v o l.   6 ,   n o .   7 8 9 9 ,   2 0 1 5 .   [2 0 ]   G .   A.  E.   Va n d e n b o sc h   a n d   Z.   M a ,   Up p e b o u n d fo r   th e   so lar  e n e rg y   h a rv e sti n g     e fficie n c y   o f   n a n o - a n ten n a s,”   Na n o   En e rg y ,   v o l.   1 ,   n o .   3 ,   p p .   4 9 4 - 5 0 2 ,   M a y   2 0 1 2 .   [2 1 ]   S. - W.   Ba e k ,   e a l . ,   P las m o n ic  fo rwa rd   sc a tt e rin g   e ffe c i n   o r g a n ic  so lar  c e ll s:  a   p o we rfu o p ti c a e n g in e e ri n g   m e th o d ,   S c ien ti fic Rep o rts,   v o l .   3 ,   p p .   1 7 2 6 - 1 7 3 3 ,   2 0 1 3 .   [2 2 ]   D.  De rk a c s,  S .   H.  Li m ,   P .   M a th e u ,   W.   M a r,   a n d   E.   T.   Yu ,   Im p r o v e d   p e rf o rm a n c e   o a m o rp h o u si li c o n   so lar  c e ll v ia  sc a tt e rin g   fro m   su rfa c e   p las m o n   p o larit o n in   n e a rb y   m e talli c   n a n o p a rti c les ,   Ap p li e d   P h y sic L e tt e rs p p .   2 3 9 2 4 1 ,   Au g .   2 0 0 6 .   [2 3 ]   CS T   S tu d i o   S u it e   3 EM   si mu la ti o n   a n d   a n a lys is  s o ft wa re ,   3 DS   S imu la   [On li n e ].   Av a il a b le:   h tt p s:/ /www . 3 d s.c o m /p ro d u c ts - se rv ice s/sim u li a /p ro d u c ts/cs t - stu d i o - su it e /?u tm_ so u rc e = c st.co m & u tm_   m e d iu m = 3 0 1 & u tm_ c a m p a ig n = c st .   [2 4 ]   Wan g   L . ,   Ya n   Y. ,   Ji   X.,   Im p r o v i n g   t h e   e n e rg y   c o n v e rsio n   e fficie n c y   o a   las e r - d ri v e n   fl y e b y   a n   i n   situ - fa b rica ted   n a n o - a b s o rp t i o n   lay e r ,   Na n o sc a le Res   Lett ,   v o l.   15, n o .   1 ,   De c .   2 0 2 0 .     [2 5 ]   M e h rn o o sh   S a lem iza d e h ,   F a tem e h   F o u lad M a h a n i,   a n d   Ara sh   M o k h tari,   De sig n   o f   a lu m in u m - b a se d   n a n o ri n g   a rra y fo re a li z i n g   e fficie n p la sm o n ic  se n so rs,   Jo u r n a o t h e   Op ti c a S o c iety   o f   Am e rica   B ,   v o l.   3 6 ,   n o .   3 ,     p p .   7 8 6 - 7 9 3 ,   M a r.   2 0 1 9 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.