Silicaatglas is een veelgebruikt glas dat in de meeste huishoudens wordt aangetroffen, bijvoorbeeld in drinkglazen of ruiten. De integratie van gouden nanodeeltjes (NP's) in silicaatglas wordt al eeuwenlang gebruikt in kunst en decoratie. Deze NP's beïnvloeden de manier waarop het silicaatglas met licht interageert via het inmiddels bekende fenomeen dat gelokaliseerde oppervlakteplasmonresonantie wordt genoemd.

Dit unieke lichtmodulatiegedrag heeft toepassingen geopend van gekleurd glas tot speciale optische componenten. Het vermogen om licht in gouden NP's op unieke wijze te moduleren heeft de wetenschappelijke gemeenschap geïnspireerd om deze NP's in andere glassoorten te gebruiken om nieuwe optische functionaliteiten te genereren.

Van de vele onderzochte glassoorten is tellurietglas van bijzonder belang omdat het een unieke combinatie van eigenschappen vertoont. Tellurietglas is enigszins eenvoudig te vervaardigen, is duurzaam, heeft een lage fononenergie, beschikt over een breed transmissievenster en heeft een hoge oplosbaarheid van luminescerende zeldzame aardionen, waardoor deze ionen helder licht kunnen uitstralen over een breed spectraal bereik van zichtbaar tot infrarood licht.

Dit zijn belangrijke kenmerken voor optica, lasers en telecommunicatietechnologieën zoals glasvezel, lasersystemen en detectietechnologieën. Om het gewenste lichtmodulatiegedrag te bereiken, moeten de grootte, vorm, distributie en hoeveelheid van de gouden NP's zorgvuldig worden gecontroleerd. De techniek die gewoonlijk wordt gebruikt voor het nauwkeurig vormen van goud-NP's silicaatglas, de zogenaamde slagtechniek, is echter onvoldoende gebleken om nauwkeurige controle van goud-NP's in tellurietglas te bereiken.

In een artikel gepubliceerd in Light:Science &Applications , een team van wetenschappers, waaronder professor Heike Ebendorff-Heidepriem en Dr. Yunle Wei van het Institute for Photonics and Advanced Sensing (IPAS), School of Physics, Chemistry and Earth Sciences, The University of Adelaide, Australië, evenals Dr. Jiangbo Zhao van de School of Engineering aan de Universiteit van Hull, Verenigd Koninkrijk, en collega's in Duitsland hebben een nieuwe aanpak ontwikkeld om gouden NP's in tellurietglazen te vormen.

Het team bedacht de nieuwe aanpak door de uitdagingen te identificeren van de traditionele slagtechniek om gouden NP's in tellurietglas te creëren en door een toevallige ontdekking van de vorming van goud-NP's in tellurietglas.

Op basis van deze vooruitgang in kennis en toevallige ontdekkingen ontwikkelde het team compleet nieuwe methoden voor beide stappen van de slagtechniek:(i) een gecontroleerde koudekroescorrosietechniek om goudionen in het glas op te nemen, en (ii) een techniek voor het opnieuw verwarmen van glaspoeder. om de goudionen om te zetten in goud-NP's.

Dr. Yunle Wei, mede-uitvinder van de nieuwe technologie en postdoctoraal onderzoeker binnen het team van professor Heike Ebendorff-Heidepriem zegt:"Dit is een perfect voorbeeld van het omzetten van een toevallige ontdekking in een innovatieve technologie met potentieel voor impact in de echte wereld, dankzij grote teamwerk tussen medewerkers."

De innovatie van nauwkeurige controle over de vorming van goud-NP in tellurietglas biedt richtlijnen voor het ontwerpen en manipuleren van de plasmonische eigenschappen in tellurietglas voor opwindend fotonicaonderzoek en toepassingen in de toekomst.

Meer informatie: Yunle Wei et al, Gecontroleerde vorming van gouden nanodeeltjes met instelbare plasmonische eigenschappen in tellurietglas, Licht:wetenschap en toepassingen (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01324-x

Journaalinformatie: Licht:wetenschap en toepassingen

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen