Guldnanopartikler øger lysemissionen fra wolframdisulfid

NUS-fysikere har opdaget, at guldnanopartikler kan øge lysemissioner fra wolframdisulfid (WS2) flager og afsløre små ændringer i materialesammensætningen.

Todimensionelle (2-D) overgangsmetal dichalcogenider (TMD'er) viser et stort potentiale som sensorer og optoelektroniske enheder, da de er i stand til at udvise stærke optiske (fluorescerende) signaler. Wolfram disulfid (WS2), en type TMD, har stærke optiske egenskaber, der er følsomme over for dens strukturelle og kemiske sammensætning. Metoder til at funktionalisere dets fluorescerende egenskaber er af interesse, fordi hvis sansehandlingen resulterer i en farveændring i materialet, det bliver nemmere for brugeren at opdage det. Denne fluorescens skyldes rekombinationen af ​​elektron-hul-par i 2-D TMD'erne, som også har en tilhørende elektrisk respons, der kan bruges til mulige optoelektroniske applikationer.

Et forskerhold ledet af professor SOW Chorng Haur, fra Institut for Fysik, NUS har opdaget, at tilføjelsen af ​​guld-nanopartikler (Au NP'er) til WS2 styrker fluorescens-emissionerne fra den, med den højere lysintensitet domineret af excitoner. Au NP'erne opfører sig også som nano-udforskere, udviser præference, stedselektiv dekoration, der kortlægger interessante fluorescerende mønstre inden for WS2 monolagene! Disse mønstre er helt uventede, da forskerne oprindeligt havde troet, at Au NP'erne ville sprede sig på en tilfældig måde over materialet.

Prof Sow sagde, "Uberørte WS2 monolag udviser et væld af emissioner fra forskellige excitoner. Når Au NP'er tilføjes, det elektriske felt fra lys kan kobles med overfladeelektronerne på nanopartiklerne. WS2-molekylet drager fordel af denne forbedrede interaktion for at producere en lysere fluorescens."

Prof Sow tilføjede, "Mest bemærkelsesværdigt, Au NP'erne transformerer det fluorescerende signal fra WS2, som har flere toppe og komponenter, til en, der har en veldefineret top. De yderligere toppe kan tilskrives negative trioner, som er excitoner, der er stærkt forbundet med en elektron. Med deres stærke affinitet for elektroner, Au NP'erne dekoreret på n-type WS2 monoflaken kunne effektivt udtømme elektrontætheden i WS2 monoflaken og undertrykke triondannelse. Dette kan være nyttigt til applikationer, der kræver lys med en smal bølgelængdeprofil."