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열 이력 감지에 유용한 플라스 몬 결합 금 나노 입자

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회복 온도의 함수로서 편광 된 광학 소광 스펙트럼의 피크 파장은 광학 열 이력 센서에 적용될 수있는 온도 의존적 ​​동작을 보여줍니다. 이미지 크레딧 : Mehedi H. Rizvi.
회복 온도의 함수로서 편광 된 광학 소광 스펙트럼의 피크 파장은 광학 열 이력 센서에 적용될 수있는 온도 의존적 ​​동작을 보여줍니다. 이미지 크레딧 : Mehedi H. Rizvi.

요약 :
연구자들은 금 나노 입자 클러스터가 내장 된 신축 형상 기억 중합체가 플라스 몬 결합을 변경하여 바람직한 광학 특성을 생성한다는 것을 입증했습니다. 재료의 잠재적 인 응용 분야 중 하나는 광학적 특성에 의존하여 물체 또는 환경의 열 이력을 추적하는 센서입니다.

열 이력 감지에 유용한 플라스 몬 결합 금 나노 입자


노스 캐롤라이나 주 더럼 | 게시일 : 1 년 2021 월 XNUMX 일

문제는 금 나노 스피어가 내장 된 신축성 폴리머입니다. 재료가 가열되고 늘어난 후 실온으로 냉각되면 재료는 늘어난 모양을 무기한 유지합니다. 섭씨 120 도로 재가열되면 재료가 원래 모양으로 돌아갑니다.

그러나 정말 흥미로운 것은 금 나노 구가 폴리머에 완벽하게 분산되어 있지 않다는 것입니다. 대신, 그들은 표면 플라즈몬 공명이 결합 된 클러스터를 형성합니다. 이러한 플라즈몬 결합 나노 입자는 서로 얼마나 가까운 지에 따라 변화하는 광학적 특성을 가지며, 이는 신축시 변화하는 복합 재료의 모양을 변경합니다.

“재료에 흡수 된 빛의 피크 파장을 평가할 때 빛이 연신 방향에 평행하거나 수직으로 편광되는지에 따라 상당한 차이가 있습니다.”라고 연구 논문의 교신 저자이자 재료 교수 인 Joe Tracy는 말합니다. NC State의 과학 및 공학. “연신 방향과 평행하게 편광 된 빛의 경우 재료를 더 늘릴수록 흡수 된 빛이 빨간색으로 이동합니다. 신장 방향에 수직으로 편광 된 빛의 경우 청색 편이가 있습니다.”

이 논문의 공동 저자 인 Tobias Kraus는“형상 기억 폴리머는 상온에서 형태를 유지하지만 노출되는 온도에 따라 예측 가능한 방식으로 원래 형태를 회복한다는 것을 발견했습니다. Leibniz Institute for New Materials의 그룹 리더이자 Saarland University의 교수입니다.

특히, 원래 길이보다 140 % 늘어난 후에는 폴리머가 원래 크기로 얼마나 축소되었는지 측정하여 최대 섭씨 120도까지 노출되는 최고 온도를 확인할 수 있습니다. 더욱이, 플라즈몬 결합 나노 입자로 인해 이러한 변화는 물질의 광학적 특성 측정을 통해 간접적으로 측정 할 수 있습니다.

“실제적인 관점에서 볼 때 광학 열 이력 센서를 만들 수 있습니다.”라고 Joe Tracy는 말합니다. “빛을 사용하여 재료가 얼마나 뜨거워 졌는지 확인할 수 있습니다. 열 이력 센서의 중요한 응용 분야는 열의 중요한 변화에 민감한 자재를 운송하거나 보관하는 것의 품질 또는 안전을 보장하는 것입니다. 우리는 금 나노 입자의 플라즈몬 결합에 기반한 접근 방식을 시연했습니다.”

센서 개념은 경험적으로 개발되었지만 연구진은 금 나노 구 클러스터의 구조와 스트레칭 중에 클러스터가 어떻게 변했는지 더 잘 이해하기 위해 계산 모델링을 사용했습니다. 플라즈몬 결합의 강도는“플라즈몬 눈금자”로 알려진 나노 구 사이의 간격과 관련이 있습니다.

이 논문의 공동 저자이자 채플 힐에있는 노스 캐롤라이나 대학교 물리학 교수 인 에이미 올덴버그는“시뮬레이션을 바탕으로 플라스 몬 결합 나노 입자의 광학적 특성으로부터 거리를 추정 할 수 있습니다. "이 비교는 플라즈몬 결합 나노 입자를 기반으로 한 미래의 고분자 나노 복합체를 설계하는 데 유용합니다."

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ACS Applied Nano Materials 지에 "기계 / 열 감지를위한 신장 된 형상 기억 중합체의 플라스 몬 결합 금 나노 입자"라는 논문이 게재되었습니다. 이 논문의 첫 번째 저자는 NC State의 전 대학원생 인 Prachi Yadav입니다. 이 논문은 NC State의 Mehedi Rizvi, Sumeet Mishra, Brian Chapman 및 Brian Lynch가 공동 저술했습니다. Leibniz Institute for New Materials의 Björn Kuttich.

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출처 : http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=56625

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