Mange farver fra en enkelt prik

Fysikerne Bart van Dam og Katerina Newell (Dohnalova) fra UvA Institute of Physics, i samarbejde med Emanuele Marino og Peter Schall samt kolleger fra University of Twente og Jiljin University i Kina, har vist, at en enkelt nanopartikel kan bruges til at udsende forskellige farver af lys. Deres resultater, som blev offentliggjort i nano- og mikrofysiktidsskriftet Lille , viser, at de pågældende partikler kan være et meget effektivt og alsidigt værktøj til at producere lys i alle farver i små skalaer.

Kulstofprikker er kulstofbaserede fluorescerende nanopartikler, der kan forberedes til at vise fotoluminescens med afstembar farve fra blå til rød, hvilket gør dem til et interessant materiale til belysningsapplikationer og bio-imaging. Mekanismen bag denne justerbare emission ser ud til at være meget afhængig af kulstofprikkernes indre struktur, som adskiller sig mellem forskellige forberedelsesteknikker. Derfor, en generel mekanisme for alle kulstofprikker kan ikke formuleres. I de fleste tilfælde, emissionsoprindelsen tilskrives de forskellige emissionsfarver af de individuelle kulstofprikker i prøven, som følge af deres forskellige størrelse og/eller kemiske sammensætning.

For at undersøge oprindelsen af ​​den tunbare emission i det materiale, som forskerne fra UvA-IoP opnåede i samarbejde med University of Twente og Jilin University, de undersøgte emissionen af ​​individuelle kulstofprikker og sammenlignede den med emissionen af ​​hele prøven. Ved at bruge en teknik kaldet single-dot spektroskopi, de demonstrerede, at emissionsfarven af ​​de individuelle kulstofprikker kan indstilles fra blå til rød ved at ændre excitationsbølgelængden, tyder på, at flere farvesteder er til stede og aktive i en enkelt nanopartikel.

Den justerbare enkeltprik-emission er et resultat af tilstedeværelsen af ​​forskellige emissionskanaler inden for en enkelt prik - den blå emission relateret til små grafenlignende flager i kulstofkernen og den grønne og røde emission relateret til oxygen- og nitrogenfunktionelle grupper på overfladen af kulstofprikken.

Da sådanne kulstofprikker kan fremstilles via en let ettrins kemisk syntese, disse resultater viser, at det er levedygtigt at konstruere forskellige emissionsfarver inden for en enkelt nanopartikel. Dette gør kulstofprikker endnu mere alsidige end organiske farvestoffer eller uorganiske kvanteprikker, hvor emissionen af ​​et enkelt molekyle eller kvanteprik er fastsat, åbning af nye ruter mod konstruktion af lysemission på nanoskala.