Als je een metalen nanodeeltje laat oplichten, je krijgt licht terug. Het is vaak een andere kleur. Dat is een feit, maar het waarom staat ter discussie.

In een nieuw artikel in het tijdschrift American Chemical Society: Nano-letters , Rijstchemicus Stephan Link en afgestudeerde student Yi-Yu Cai beweren dat fotoluminescentie, in plaats van Raman-verstrooiing, geeft gouden nanodeeltjes hun opmerkelijke lichtgevende eigenschappen.

De onderzoekers zeggen dat het belangrijk is om te begrijpen hoe en waarom nanodeeltjes licht uitstralen voor het verbeteren van de efficiëntie van zonnecellen en het ontwerpen van deeltjes die licht gebruiken om biochemische reacties op gang te brengen of te voelen.

Het langdurige debat, met vastberaden wetenschappers aan weerszijden, gaat over hoe licht van één kleur ervoor zorgt dat sommige nanodeeltjes licht van een andere kleur uitstralen. Cai, hoofdauteur van de krant, zei dat het debat voortkwam uit halfgeleideronderzoek in de jaren zeventig en recentelijk werd uitgebreid tot het gebied van plasmonische structuren.

"Het Raman-effect is als een bal die een object raakt en weerkaatst, ' zei Cai. 'Maar in fotoluminescentie, het object absorbeert het licht. De energie in het deeltje beweegt rond en de emissie komt daarna."

Acht jaar geleden, De onderzoeksgroep van Link rapporteerde de eerste spectroscopiestudie naar luminescentie van enkele plasmonische nanostaafjes, en het nieuwe papier bouwt voort op dat werk, waaruit blijkt dat de gloed ontstaat wanneer hete dragers - de elektronen en gaten in geleidende metalen - worden geëxciteerd door energie van een continue golflaser en recombineren terwijl ze ontspannen, met de interacties die fotonen uitzenden.

Door specifieke frequenties van laserlicht op gouden nanostaafjes te schijnen, de onderzoekers waren in staat om temperaturen te voelen waarvan ze zeiden dat ze alleen konden komen van geëxciteerde elektronen. Dat is een indicatie van fotoluminescentie, omdat de Raman-visie ervan uitgaat dat fononen, geen aangeslagen elektronen, zijn verantwoordelijk voor de lichtemissie.

Link en Cai zeggen dat het bewijs wordt gevonden in de efficiëntie van anti-Stokes in vergelijking met Stokes-emissie. Anti-Stokes-emissie treedt op wanneer de energetische output van een deeltje groter is dan de input, terwijl Stokes emissie, het onderwerp van een eerder artikel van het lab, verschijnt wanneer het omgekeerde waar is. Ooit beschouwd als een achtergrondeffect gerelateerd aan het fenomeen van oppervlakteversterkte Raman-verstrooiing, Stokes- en anti-Stokes-metingen blijken vol nuttige informatie te zitten die belangrijk is voor onderzoekers, zei Cai.

Zilver, aluminium en andere metalen nanodeeltjes zijn ook plasmonisch, en Cai verwacht dat ze zullen worden getest om ook hun Stokes- en anti-Stokes-eigenschappen te bepalen. Maar eerst, hij en zijn collega's gaan onderzoeken hoe fotoluminescentie in de loop van de tijd vervalt.

"De richting van onze groep om vooruit te gaan is om de levensduur van deze emissie te meten, hoe lang het kan overleven nadat de laser is uitgeschakeld, " hij zei.