Finjusterende guld-nanopartikler i telluritglas til unik fotonik

Silikatglas er et almindeligt brugt glas, der findes i de fleste husholdninger, for eksempel i drikkeglas eller ruder. Integrationen af ​​guldnanopartikler (NP'er) i silikatglas er blevet brugt i kunst og dekoration i århundreder. Disse NP'er påvirker den måde, silikatglasset interagerer med lyset gennem det nu velkendte fænomen kaldet lokaliseret overfladeplasmonresonans.

Denne unikke lysmodulationsadfærd har åbnet op for applikationer fra farvet glas til specielle optiske komponenter. Evnen til unikt at modulere lys i guld-NP'er har inspireret det videnskabelige samfund til at bruge disse NP'er i andre glastyper til at generere nye optiske funktionaliteter.

Af de mange undersøgte glastyper har telluritglas været af særlig interesse, da det udviser en unik kombination af egenskaber. Telluritglas er noget let at fremstille, er holdbart, har lav fononenergi, har et bredt transmissionsvindue og har høj opløselighed af selvlysende sjældne jordarters ioner, hvilket tillader disse ioner at udsende skarpt lys over et bredt spektralområde fra synligt til infrarødt lys.

Disse er vigtige funktioner for optik, lasere og telekommunikationsteknologier såsom fiberoptik, lasersystemer og sensorteknologier. For at opnå den ønskede lysmodulationsadfærd skal størrelsen, formen, fordelingen og mængden af ​​guld-NP'erne kontrolleres omhyggeligt. Imidlertid har den teknik, der almindeligvis anvendes til præcis dannelse af guld-NP'er, silikatglas, den såkaldte slående teknik, vist sig utilstrækkelig til at opnå præcis kontrol af guld-NP'er i telluritglas.

I et papir udgivet i Light:Science &Applications , et team af videnskabsmænd, herunder professor Heike Ebendorff-Heidepriem og Dr. Yunle Wei fra Institute for Photonics and Advanced Sensing (IPAS), School of Physics, Chemistry and Earth Sciences, University of Adelaide, Australien, samt Dr. Jiangbo Zhao fra School of Engineering ved University of Hull, Storbritannien, og kolleger i Tyskland har udviklet en ny tilgang til at danne guld-NP'er i telluritglas.

Holdet udtænkte den nye tilgang ved at identificere udfordringerne ved den traditionelle slående teknik til at skabe guld-NP'er i telluritglas og gennem en serendipitøs opdagelse af guld-NP-dannelse i telluritglas.

Baseret på dette fremskridt inden for viden og tilfældig opdagelse udviklede holdet helt nye metoder til begge trin af slagteknikken:(i) en kontrolleret kolddigel-korrosionsteknik til at inkorporere guldioner i glasset og (ii) en glaspulvergenopvarmningsteknik at omdanne guldionerne til guld-NP'er.

Dr. Yunle Wei, medopfinder af den nye teknologi og postdoc-forsker inden for professor Heike Ebendorff-Heidepriems team, siger:"Dette er et perfekt eksempel på at omdanne en serendipital opdagelse til en innovativ teknologi med potentiale for effekt i den virkelige verden, takket være stor teamwork blandt samarbejdspartnere."

Innovationen med præcis kontrol over guld-NP-dannelsen i telluritglas giver vejledning til at designe og manipulere de plasmoniske egenskaber i telluritglas til spændende fotonikforskning og -applikationer i fremtiden.

Flere oplysninger: Yunle Wei et al., Kontrolleret dannelse af guldnanopartikler med afstembare plasmoniske egenskaber i telluritglas, Light:Science &Applications (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01324-x

Journaloplysninger: Lys:Videnskab og applikationer

Leveret af Chinese Academy of Sciences