Forskere opdager, hvorfor sølvklynger udsender lys

Klynger af sølvatomer fanget i zeolitter, et porøst materiale med små kanaler og hulrum, har bemærkelsesværdige lysemitterende egenskaber. De kan bruges til mere effektive belysningsapplikationer som erstatning for LED- og TL-lamper. Indtil for nylig, videnskabsmænd vidste ikke præcist, hvordan og hvorfor disse små partikler udsender lys. Et tværfagligt team af fysikere og kemikere ledet af KU Leuven har nu for første gang demonstreret, hvor disse egenskaber stammer fra.

Zeolitter har en meget stiv og velkendt struktur, der indeholder adskillige små kanaler og hulrum. I kemi, de bruges til at stimulere visse reaktioner. Molekyler, der er 'fanget' i zeolitternes hulrum, mister deres mobilitet og begynder at opføre sig anderledes. Denne forskning gjorde det muligt for forskerne at opdage, hvorfor og hvordan sølvklynger udsender lys, når de er indesluttet i burene af en bestemt type zeolit.

"Vi bestrålede en blanding af sølvklynger med synkrotronstråling på European Synchrotron Radiation Facility i Grenoble, " forklarer forsker Didier Grandjean. "Det gode ved dette er, at det giver os en masse information om materialets struktur og egenskaber. Imidlertid, da vi specifikt ønskede at se på de optiske egenskaber, vi brugte en ny metode, der bevidst kun målte det udsendte lys. Denne måde, vi var sikre på, at vi kun så på de specifikke partikler, der var ansvarlige for lyset." Forskningen gav afgørende bevis for, at kun små klynger af fire sølvatomer i form af et tetraeder og omgivet af vandmolekyler udsender lys.

"Tetraedrene danner en enhed, hvor to elektroner kan bevæge sig frit. Dette danner et såkaldt superatom:en struktur sammensat af flere atomer, men opfører sig meget som et enkelt atom, " siger professor Peter Lievens. "Klyngernes optiske egenskaber er forårsaget af de to frie elektroner. Disse henfalder fra et højere til et lavere energiniveau, resulterer i en vis nuance af grønt lys. På tur, energiniveauerne bestemmes af superatomets kemiske egenskaber." Denne nye observation kan tilskrives et intenst samarbejde mellem forskere i kemi og fysik. "Desuden, vores eksperimentelle observationer bekræftes af avancerede teoretiske beregninger, siger Peter Lievens.

Denne nyfundne viden giver forskerne mulighed for at begynde at ændre egenskaberne ved sølvklynger eller finde nye materialer med de ønskede optiske egenskaber. Resultaterne af dette arbejde er vigtige for studiet af lys og dets anvendelser, blandt andet.

Undersøgelsen er publiceret i Videnskab .