(Nanowerk Nieuws) Ambachtslieden hebben zich lange tijd verwonderd over de levendige rode kleuren die door goud worden geproduceerd nanodeeltjes verspreid over meesterwerken van gebrandschilderd glas. Maar de kwantumoorsprong van een dergelijk optisch wonder bleef in mysterie gehuld totdat de moderne vooruitgang daarin plaatsvond nano-engineering en microscopie verlichtten de complexiteit van plasmonresonantie. Nu staan ​​onderzoekers klaar om verder te gaan nanoplasmonische technologieën eerder gebruikt voor kunst in opkomende fotonische, detectie- en versterkingstoepassingen. Het onderzoek naar deze unieke plasmonische eigenschappen vertraagde vanwege de aanhoudende uitdagingen bij het vervaardigen van metalen nanodeeltjes met nauwkeurige controle over de grootte, concentratie en dispersie in het glas zelf. Vroege fabricagetechnieken bleken onbetrouwbaar bij toepassing op tellurietglas, dat anders beschikt over eigenschappen die ideaal zijn voor integratie nanofotoon apparaten. Toch stagneerde de vooruitgang als gevolg van uitdagingen bij het fabriceren van metalen nanodeeltjes met nauwkeurige controle in veelbelovende gastmedia zoals tellurietglas. Hoewel het beschikt over uitzonderlijke kwaliteiten voor geïntegreerde optica, was het betrouwbaar integreren van op maat gemaakte metalen nanostructuren om het plasmonische potentieel aan te boren een blijvende uitdaging gebleken voor tellurietonderzoekers. Tellurietglas is naar voren gekomen als een uitzonderlijk veelbelovend gastheermedium voor geïntegreerde fotonische apparaten. Het beschikt over unieke eigenschappen, waaronder een brede infraroodtransparantie die de helft van het zonnespectrum bestrijkt, een hoge oplosbaarheid die intense luminescentie van zeldzame aardmetalen mogelijk maakt, en relatief lage verwerkingstemperaturen. De gematigde fononenergieën die kenmerkend zijn voor tellurietglas interfereren minimaal met stralingsovergangen, waardoor efficiënte lichtemissie en versterking mogelijk is. Bovendien vertoont tellurietglas een opmerkelijke stabiliteit tegen kristallisatie. Deze gecombineerde eigenschappen maken tellurietglas tot een ideaal platform voor de ontwikkeling van actieve en passieve fotonische componenten, van versterkers en kleuromzetters tot vlakke golfgeleiders en lasers. Concreet bieden de optische voordelen ervan het vermogen om zowel licht te geleiden als de lichtgevende overgangen van zeldzame aardelementen binnen een gemeenschappelijk materiaalsysteem te benutten. Het realiseren van veel van de overtuigende toepassingen van telluriet hangt echter sterk af van het introduceren en beheersen van metaalkenmerken op nanoschaal om de voortplanting van licht via plasmonics te manipuleren. Ondanks de enorme belangstelling bleef het betrouwbaar integreren van op maat gemaakte metalen nanostructuren zoals gouden nanodeeltjes om plasmonische effecten in tellurietglas te activeren een blijvende technische barrière die de vooruitgang tegenhield. Door technieken te ontwikkelen om systematisch gouden nanodeeltjes te ontwikkelen die een afstembare plasmonische respons bieden in tellurietglas, maakt het nieuwste onderzoek van een Australisch-Duitse samenwerking nu de weg vrij om plasmon-versterkte optische effecten in dit uitzonderlijke gastheermedium te benutten en te onderzoeken. Het ontsluiten van de controle over deze plasmonische entiteiten op nanoschaal opent mogelijkheden voor het bevorderen van fotonische apparaten waarin tellurietmaterialen zijn verwerkt. Deze materiaalwetenschappers ontwikkelden nieuwe technieken om systematisch gouden nanodeeltjes te fabriceren die afstembare plasmonische resonantiebanden bieden in tellurietglasmatrices. Hun onderzoek biedt een routekaart voor het doelbewust manipuleren van eigenschappen van nanodeeltjes voor verder fotonica- en sensoronderzoek. In een studie gepubliceerd in Licht: wetenschap en toepassingen (“Gecontroleerde vorming van gouden nanodeeltjes met afstembare plasmonische eigenschappen in tellurietglas”), combineerden de onderzoekers gecontroleerde corrosie van een goudkroes tijdens het smelten van glas met een gespecialiseerde opwarming van gedroogd glaspoeder. Het betrouwbare tweestapsproces maakte nauwkeurige controle mogelijk over de grootte, concentratie en dispersie van gouden nanodeeltjes gevormd in het tellurietglas. Het team toonde eerst aan dat bestaande methoden die werkten voor silicaatglazen moeite hadden bij toepassing op telluriet. Het doteren van het ruwe glasmengsel met goudzout vóór het smelten leidde tot onvoorspelbare vorming van nanodeeltjes. De onderzoekers toonden dramatisch hogere en consistente dopingniveaus aan door opzettelijk een gouden smeltkroes met daarin het gesmolten glas te corroderen. Oxidatiereacties langs het grensvlak van de smeltkroes brachten voortdurend goudionen in het mengsel. Maar het simpelweg oplossen van goudionen in de tellurietglassmelt leverde niet automatisch nanodeeltjes op met consistente plasmonische kenmerken. De onderzoekers ontdekten dat het vermalen van het gestolde glas tot een fijn poeder en het vervolgens voorzichtig opnieuw verwarmen ervan op betrouwbare wijze de goudionreductiereacties teweegbracht die nodig zijn om gouden nanodeeltjes te kiemen. Het opnieuw verwarmen van het bulkglas leverde dit effect niet op. Door de smelttemperatuur en de duur van het glas in de goudkroes af te stemmen, konden de wetenschappers de goudionenconcentratie regelen van 6 delen per miljoen tot 75 ppm. Door de temperatuur en de tijd voor het opnieuw verwarmen van het poeder aan te passen, werden op betrouwbare wijze gouden nanodeeltjes gevormd, variërend van 30 tot 90 nanometer, met getaldichtheden die over twee ordes van grootte konden worden afgestemd. Het vermogen om de grootte, concentratie en dispersie van nanodeeltjes systematisch te variëren, maakt doelbewuste engineering van plasmonresonantiekenmerken mogelijk. Dit opent mogelijkheden om de verbetering van de luminescentie van zeldzame aardmetalen grondig te onderzoeken door koppeling met op maat gemaakte plasmonische gouden nanodeeltjes verdeeld in het tellurietglasvolume. Door het oplossen van de voortdurende uitdagingen rond het betrouwbaar fabriceren van gouden nanodeeltjes die een afstembare plasmonische respons bieden, duwden de onderzoekers de deur wijd open voor het onderzoeken van plasmonische effecten in tellurietglazen. Hun technieken overwinnen eerdere barrières die dergelijk onderzoek belemmerden door opzettelijke controle mogelijk te maken over de kenmerken van nanodeeltjes, zoals grootte en afstand. De uitkomsten kunnen van invloed zijn op toekomstige op telluriet gebaseerde versterkers, lasers, polarisatoren en sensoren. Maar fundamenteler kan het systematisch fabriceren van designer-nanodeeltjes verder ingewikkelde details onthullen van licht-materie-interacties die worden beheerst door plasmonresonantie – waardoor kwantumeffecten worden verlicht die de overgang tussen het microscopische deeltje en het macroscopische optische golfregime overspannen.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64320.php