Plasmon-gekoppelde gouden nanodeeltjes nuttig voor detectie van thermische geschiedenis

Home > Media > Plasmon-gekoppelde gouden nanodeeltjes nuttig voor detectie van thermische geschiedenis

Piekgolflengte van het gepolariseerde optische uitdovingsspectrum als functie van de hersteltemperatuur, wat het temperatuurafhankelijke gedrag toont dat kan worden toegepast voor optische sensoren met thermische geschiedenis. Afbeelding tegoed: Mehedi H. Rizvi.

Abstract:
Onderzoekers hebben aangetoond dat het uitrekken van polymeren met vormgeheugen ingebed met clusters van gouden nanodeeltjes hun plasmonkoppeling verandert, waardoor wenselijke optische eigenschappen ontstaan. Eén mogelijke toepassing voor het materiaal is een sensor die afhankelijk is van optische eigenschappen om de thermische geschiedenis van een object of omgeving te volgen.

Plasmongekoppelde gouden nanodeeltjes die nuttig zijn voor het detecteren van thermische geschiedenis

Durham, NC | Geplaatst op 1 april 2021

Het gaat om een rekbaar polymeer ingebed met gouden nanobolletjes. Als het materiaal wordt verwarmd en uitgerekt, gevolgd door afkoelen tot kamertemperatuur, zal het materiaal zijn uitgerekte vorm voor onbepaalde tijd behouden. Eenmaal opgewarmd tot 120 graden Celsius keert het materiaal terug naar zijn oorspronkelijke vorm.

Maar wat echt interessant is, is dat de gouden nanobolletjes niet perfect verspreid zijn in het polymeer. In plaats daarvan vormen ze clusters, waarin hun oppervlakteplasmonresonanties zijn gekoppeld. Deze plasmon-gekoppelde nanodeeltjes hebben optische eigenschappen die veranderen afhankelijk van hoe dicht ze bij elkaar zijn, wat verandert wanneer het uitrekken de vorm van het composiet verandert.

“Bij het beoordelen van de piekgolflengte van het licht dat door het materiaal wordt geabsorbeerd, zijn er aanzienlijke verschillen, afhankelijk van of het licht parallel of loodrecht op de rekrichting is gepolariseerd”, zegt Joe Tracy, corresponderend auteur van een artikel over het werk en hoogleraar materiaalkunde. wetenschap en techniek bij NC State. “Voor licht dat evenwijdig aan de rekrichting is gepolariseerd, geldt dat hoe verder je het materiaal hebt uitgerekt, hoe verder het geabsorbeerde licht naar rood verschuift. Voor licht dat loodrecht op de rekrichting gepolariseerd is, is er sprake van een blauwverschuiving.”

“We ontdekten ook dat, hoewel het polymeer met vormgeheugen zijn vorm behoudt bij kamertemperatuur, het zijn oorspronkelijke vorm op een voorspelbare manier terugkrijgt, afhankelijk van de temperatuur waaraan het wordt blootgesteld”, zegt Tobias Kraus, co-auteur van het artikel. groepsleider bij het Leibniz Instituut voor Nieuwe Materialen en professor aan de Universiteit van Saarland.

Concreet kun je, zodra het 140% over zijn oorspronkelijke lengte is uitgerekt, de hoogste temperatuur bepalen waaraan het polymeer vervolgens wordt blootgesteld, tot 120 graden Celsius, door te meten hoeveel het is teruggekrompen naar zijn oorspronkelijke grootte. Bovendien kan deze verandering dankzij de plasmon-gekoppelde nanodeeltjes indirect worden gemeten, door metingen van de optische eigenschappen van het materiaal.

“Vanuit praktisch perspectief kun je hiermee een optische sensor met thermische geschiedenis maken”, zegt Joe Tracy. “Je kunt met licht zien hoe heet het materiaal is geworden. Een belangrijke toepassing van sensoren met thermische geschiedenis is het garanderen van de kwaliteit en veiligheid van het verzenden of opslaan van materialen die gevoelig zijn voor aanzienlijke veranderingen in warmte. We hebben een aanpak gedemonstreerd die gebaseerd is op plasmonkoppeling van gouden nanodeeltjes.”

Het sensorconcept is empirisch ontwikkeld, maar de onderzoekers gebruikten ook computationele modellen om de structuur van de clusters van gouden nanobolletjes beter te begrijpen en hoe de clusters veranderden tijdens het uitrekken. De kracht van plasmonkoppeling houdt verband met de afstanden tussen nanosferen, die bekend staan als een ‘plasmonliniaal’.

“Op basis van onze simulaties kunnen we de afstand tussen plasmon-gekoppelde nanodeeltjes schatten op basis van hun optische eigenschappen”, zegt Amy Oldenburg, co-auteur van het artikel en hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill. “Deze vergelijking is informatief voor het ontwerpen van toekomstige polymere nanocomposieten op basis van plasmon-gekoppelde nanodeeltjes.”

####

Voor meer informatie, klik hier

Kontakte:
Mat Shipman

@NCStateNews

Als u een opmerking heeft, alstublieft Neem contact op met ons op.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer: