(나노 워크 뉴스) 장인들은 오랫동안 금이 만들어내는 선명한 붉은색에 감탄해 왔습니다. 나노 입자 스테인드 글라스 걸작 안에 흩어져 있습니다. 그러나 그러한 광학적 경이로움의 양자 기원은 현대 기술이 발전할 때까지 신비에 싸여 있었습니다. 나노공학 플라즈몬 공명의 복잡성을 현미경으로 조명했습니다. 이제 연구자들은 추진할 태세를 갖추고 있습니다. 나노플라즈몬 기술 이전에는 예술 분야에서 새로운 광자, 감지 및 증폭 응용 분야로 활용되었습니다. 이러한 독특한 플라즈몬 특성에 대한 연구는 유리 자체 내에서 크기, 농도 및 분산을 정밀하게 제어하여 금속 나노입자를 제조하는 지속적인 과제로 인해 속도가 느려졌습니다. 초기 제조 기술은 통합 유리에 이상적인 품질을 자랑하는 텔루라이트 유리에 적용할 때 신뢰할 수 없는 것으로 입증되었습니다. 나노포토닉 장치. 그러나 텔루라이트 유리와 같은 유망한 호스트 매체 내에서 정밀한 제어를 통해 금속 나노입자를 제조하는 문제로 인해 진행이 지연되었습니다. 통합 광학에 대한 탁월한 품질을 자랑하는 동시에 맞춤형 금속 나노 구조를 안정적으로 통합하여 플라즈몬 잠재력을 활용하는 것은 텔루라이트 연구자들에게 지속적인 과제로 입증되었습니다. Tellurite 유리는 통합 광자 장치를 위한 매우 유망한 호스트 매체로 부상했습니다. 이는 태양 스펙트럼의 절반에 달하는 넓은 적외선 투명도, 강렬한 희토류 발광을 가능하게 하는 높은 용해도, 상대적으로 낮은 처리 온도 등 독특한 특성을 자랑합니다. 텔루라이트 유리의 적당한 포논 에너지 특성은 복사 전이를 최소한으로 방해하여 효율적인 빛 방출 및 증폭을 가능하게 합니다. 또한 텔루라이트 유리는 결정화에 대한 놀라운 안정성을 보여줍니다. 이러한 결합된 품질로 인해 텔루라이트 유리는 증폭기 및 색상 변환기에서 평면 도파관 및 레이저에 이르기까지 능동 및 수동 광 부품 개발을 위한 이상적인 플랫폼이 됩니다. 특히 광학적 장점은 빛을 유도하고 일반 재료 시스템 내에서 희토류 원소의 발광 전이를 활용할 수 있는 능력을 제공합니다. 그러나 텔루라이트의 강력한 응용 분야를 실현하는 것은 플라즈모닉을 통해 빛 전파를 조작하기 위해 나노 규모의 금속 기능을 도입하고 제어하는 ​​데 크게 달려 있습니다. 엄청난 관심에도 불구하고, 텔루라이트 유리에서 플라즈몬 효과를 활성화하기 위해 금 나노입자와 같은 맞춤형 금속 나노구조를 안정적으로 통합하는 것은 발전을 지연시키는 지속적인 기술적 장벽으로 남아 있었습니다. 호주-독일 협력의 최신 연구는 텔루라이트 유리 내부에서 조정 가능한 플라즈몬 반응을 제공하는 금 나노입자를 체계적으로 조작하는 기술을 개발함으로써 이제 이 뛰어난 호스트 매체에서 플라즈몬 강화 광학 효과를 활용하고 탐색할 수 있는 길을 열었습니다. 이러한 나노 규모 플라즈몬 개체에 대한 제어를 해제하면 텔루라이트 재료를 통합한 광자 장치를 발전시킬 수 있는 가능성이 열립니다. 이들 재료 과학자들은 텔루라이트 유리 매트릭스에서 조정 가능한 플라즈몬 공명 밴드를 제공하는 금 나노입자를 체계적으로 제조하는 새로운 기술을 개발했습니다. 그들의 연구는 나노입자 특성을 의도적으로 엔지니어링하여 포토닉스 및 감지 연구를 더욱 발전시키기 위한 로드맵을 제공합니다. 에 발표된 연구에서 빛: 과학과 응용 ("텔루라이트 유리에서 조정 가능한 플라즈몬 특성을 갖는 금 나노입자의 제어된 형성"), 연구진은 유리 용해 중 금 도가니의 부식 제어와 건조된 유리 분말의 특수 재가열을 결합했습니다. 신뢰할 수 있는 6단계 프로세스를 통해 텔루라이트 유리 내에 형성된 금 나노입자의 크기, 농도 및 분산을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 연구팀은 먼저 텔루라이트에 적용할 때 어려움을 겪는 규산염 유리에 효과가 있는 기존 방법을 보여주었습니다. 녹기 전에 원시 유리 혼합물을 금염으로 도핑하면 예측할 수 없는 나노입자가 형성됩니다. 연구진은 용융된 유리가 담긴 금 도가니를 의도적으로 부식시켜 극적으로 더 높고 일관된 도핑 수준을 입증했습니다. 용융 도가니 계면을 따른 산화 반응은 계속해서 혼합물에 금 이온을 도입했습니다. 그러나 단순히 금 이온을 텔루라이트 유리 용융물에 용해시키는 것만으로는 일관된 플라즈몬 특성을 갖는 나노입자가 자동으로 생성되지 않았습니다. 연구진은 응고된 유리를 미세한 분말로 분쇄한 다음 조심스럽게 재가열하면 금 나노입자를 핵생성하는 데 필요한 금 이온 환원 반응이 확실하게 촉발된다는 사실을 발견했습니다. 벌크 유리를 재가열해도 이 효과가 나타나지 않았습니다. 금 도가니 내에서 유리 용융 온도와 지속 시간을 조정함으로써 과학자들은 금 이온 농도를 75ppm에서 최대 30ppm까지 제어했습니다. 분말 재가열 온도와 시간을 조정하면 90~XNUMX나노미터 범위의 금 나노입자가 안정적으로 형성되었으며, 수밀도는 XNUMX배 이상 조정할 수 있습니다. 나노입자 크기, 농도 및 분산을 체계적으로 변화시키는 능력은 플라즈몬 공명 기능의 의도적인 엔지니어링을 가능하게 합니다. 이는 텔루라이트 유리 부피 내에 분포된 맞춤형 플라즈몬 금 나노입자와의 결합을 통해 희토류 발광 강화를 철저히 조사할 수 있는 기회를 열어줍니다. 조정 가능한 플라즈몬 반응을 제공하는 금 나노입자를 안정적으로 제조하는 것과 관련된 지속적인 과제를 해결함으로써 연구원들은 텔루라이트 유리에서 플라즈몬 효과를 탐구할 수 있는 문을 활짝 열었습니다. 그들의 기술은 크기 및 간격과 같은 나노입자 특성을 의도적으로 제어함으로써 그러한 연구를 방해했던 이전의 장벽을 극복했습니다. 결과는 미래의 텔루라이트 기반 증폭기, 레이저, 편광판 및 센서에 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 더 근본적으로, 디자이너 나노입자를 체계적으로 제작하면 플라즈몬 공명이 지배하는 빛-물질 상호 작용의 복잡한 세부 사항을 더 밝힐 수 있으며, 미세한 입자와 거시적 광파 영역 사이의 전이에 걸쳐 양자 효과를 밝힐 수 있습니다.

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• 출처: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64320.php