Fysikere foreslår reversibel justering af nanopartiklers emissionsfarve

Forskere har fundet en metode til reversibelt at justere strålingsfarven fra lyskilder i nanostørrelse. Tidligere, strålingsfarve kunne kun specificeres under nanopartikelsyntese, men nu kan det ændres efter syntese. Stabilitet og elektromagnetiske resonanser af partiklerne bibeholdes under denne justering. Dette gør dem lovende for optiske chips, LED'er og optoelektroniske enheder. Resultaterne offentliggøres i Nano bogstaver .

Resonans er sammenfaldet mellem frekvenser af to svingninger, der øger deres intensitet. For et halvt århundrede siden, den italienske teoretiske fysiker Hugo Fano beskrev en særlig type resonans med en asymmetrisk profil, der opstår fra interferensen af ​​to bølgeprocesser. Siden da, Fano resonans er blevet aktivt brugt i fotonik, for eksempel, at skabe hurtige optiske kontakter, som er elementer i fotoniske integrerede kredsløb. Reduktionen af ​​sådanne skift til nanoskala vil dramatisk øge ydeevnen af ​​fotoniske chips ved at integrere et stort antal elementer i én enhed.

Forskere fra ITMO University, sammen med kolleger fra Sverige, Australien, USA og Litauen, har opdaget Fano-resonans i perovskit-nanopartikler og fået kontrol over resonansspektret for en række uorganiske nanopartikler. At gøre dette, de foreslog en ny metode til at justere strålingen fra nanopartikler. I stedet for at syntetisere flere typer partikler, de foreslog at ændre sammensætningen af ​​en klar partikel gennem særlig kemisk behandling. Da denne justering er reversibel, det kan gentages mange gange uden at ændre partiklernes stabilitet og intensiteten af ​​deres stråling.

"Vi udførte eksperimenter med enkelte organo-uorganiske perovskit nanopartikler, samt med en uordnet række af fuldstændig uorganiske nanopartikler dispergeret i polymermatrixen. Det lykkedes os at registrere Fano-resonanser i begge tilfælde, men den reversible tuning var kun mulig for uorganiske partikler. De omfatter bromanioner, og under justeringen, vi ændrede reversibelt bromatomerne til kloratomerne. Dette gør det muligt at skifte emissionsspektret af partikler i området 420-520 nm. Organo-uorganiske nanopartikler viste sig at være uegnede til en lignende justering af fotofysiske egenskaber på grund af tilstedeværelsen af ​​organiske kationer i deres struktur, " siger Anatoly Pushkarev, forskningsassistent ved Laboratory of Hybrid Nanophotonics and Optoelectronics ved ITMO University.

Ifølge forskerne, den foreslåede metode til tuning af emissionsspektret af perovskit nano-antenner er universel. Det kan anvendes på andre uorganiske nanostrukturer baseret på blyhalogenider. Dermed, det er muligt at opnå komplekse optoelektroniske enheder på en chip med den minimale mængde af nanopartikler. Sådanne miniatureenheder kan tjene til datatransmission og -behandling, samt til sansning.

"De resultater, vi opnåede, er lovende, ikke kun for skabelsen af ​​fotoniske integrerede kredsløb. Rekonstruktionen af ​​emissionsspektret af nanopartikel-arrayet og ændringen i positionen af ​​Fano-resonansen i deres optiske absorptionsspektrum kan bruges, for eksempel, at bestemme koncentrationen af ​​hydrogenhalogeniddamp (HCl, HBr, HI) i mediet, " siger Ekaterina Tiguntseva, en kandidatstuderende fra fakultetet for fysik og teknologi på ITMO University.