Natuurkundigen Bart van Dam en Katerina Newell (Dohnalova) van het UvA Institute of Physics, in samenwerking met Emanuele Marino en Peter Schall en collega's van de Universiteit Twente en Jiljin University in China, hebben aangetoond dat een enkel nanodeeltje kan worden gebruikt om verschillende kleuren licht uit te zenden. hun resultaten, die werden gepubliceerd in het tijdschrift nano- en microfysica Klein , laten zien dat de deeltjes in kwestie een zeer efficiënt en veelzijdig hulpmiddel kunnen zijn om op kleine schaal licht van alle kleuren te produceren.

Koolstofstippen zijn op koolstof gebaseerde fluorescerende nanodeeltjes die kunnen worden voorbereid om fotoluminescentie te vertonen met een afstembare kleur van blauw tot rood, waardoor ze een interessant materiaal zijn voor verlichtingstoepassingen en bio-imaging. Het mechanisme dat ten grondslag ligt aan deze afstembare emissie lijkt sterk afhankelijk te zijn van de interne structuur van de koolstofstippen, die verschilt tussen verschillende bereidingstechnieken. Vandaar, een algemeen mechanisme voor alle koolstofpunten kan niet worden geformuleerd. In de meeste gevallen, de emissieoorsprong wordt toegeschreven aan de verschillende emissiekleuren van de individuele koolstofstippen in het monster, als gevolg van hun verschillende grootte en/of chemische samenstelling.

Om de oorsprong van de afstembare emissie te onderzoeken in het materiaal dat de onderzoekers van UvA-IoP in samenwerking met Universiteit Twente en Jilin University hebben verkregen, ze bestudeerden de emissie van individuele koolstofstippen en vergeleken deze met de emissie van het hele monster. Met behulp van een techniek genaamd single-dot spectroscopie, ze toonden aan dat de emissiekleur van de individuele koolstofpunten kan worden afgestemd van blauw naar rood door de excitatiegolflengte te veranderen, wat suggereert dat meerdere kleurensites aanwezig en actief zijn binnen een enkel nanodeeltje.

De afstembare single-dot-emissie is het gevolg van de aanwezigheid van verschillende emitterende kanalen binnen een enkele dot - de blauwe emissie gerelateerd aan kleine grafeenachtige vlokken in de koolstofkern en de groene en rode emissie gerelateerd aan zuurstof- en stikstoffunctionele groepen op het oppervlak van de koolstofpunt.

Aangezien dergelijke koolstofstippen kunnen worden bereid via een eenvoudige chemische synthese in één stap, deze bevindingen tonen aan dat het haalbaar is om verschillende emissiekleuren binnen een enkel nanodeeltje te construeren. Dit maakt carbon dots nog veelzijdiger dan organische kleurstoffen of anorganische quantum dots, waar de emissie van een enkel molecuul of kwantumpunt vast is, het openen van nieuwe routes naar engineering van lichtemissie op nanoschaal.