Amas d'atomes d'argent capturés dans les zéolithes, un matériau poreux avec de petits canaux et vides, ont des propriétés électroluminescentes remarquables. Ils peuvent être utilisés pour des applications d'éclairage plus efficaces en remplacement des lampes LED et TL. Jusque récemment, les scientifiques ne savaient pas exactement comment et pourquoi ces petites particules émettent de la lumière. Une équipe interdisciplinaire de physiciens et de chimistes dirigée par la KU Leuven a démontré pour la première fois d'où proviennent ces propriétés.

Les zéolites ont une structure très rigide et bien connue contenant de nombreux petits canaux et vides. En chimie, ils sont utilisés pour stimuler certaines réactions. Les molécules qui sont « attrapées » dans les vides des zéolithes perdent leur mobilité et commencent à se comporter différemment. Cette recherche a permis aux scientifiques de découvrir pourquoi et comment les amas d'argent émettent de la lumière lorsqu'ils sont enfermés dans les cages d'un type spécifique de zéolite.

"Nous avons irradié un mélange d'amas d'argent avec un rayonnement synchrotron à l'Installation Européenne de Rayonnement Synchrotron de Grenoble, " explique le chercheur Didier Grandjean. " Ce qui est bien, c'est que cela nous apporte beaucoup d'informations sur la structure et les propriétés du matériau. Cependant, comme nous voulions spécifiquement regarder les propriétés optiques, nous avons utilisé une nouvelle méthode qui ne mesurait délibérément que la lumière émise. Par ici, nous étions sûrs que nous ne regardions que les particules spécifiques responsables de la lumière. » La recherche a fourni des preuves concluantes que seuls de petits amas de quatre atomes d'argent sous la forme d'un tétraèdre et entourés de molécules d'eau émettent de la lumière.

« Les tétraèdres forment une unité dans laquelle deux électrons peuvent se déplacer librement. Cela forme ce qu'on appelle un super atome :une structure composée de plusieurs atomes, mais se comportant très bien comme un seul atome, " explique le professeur Peter Lievens. " Les propriétés optiques des amas sont causées par les deux électrons libres. Ceux-ci se désintègrent d'un niveau d'énergie supérieur à un niveau inférieur, résultant en une certaine nuance de lumière verte. À son tour, les niveaux d'énergie sont déterminés par les propriétés chimiques du super atome." Cette nouvelle observation peut être attribuée à une intense collaboration entre les chercheurs en chimie et en physique. "En outre, nos observations expérimentales sont confirmées par des calculs théoriques avancés, " dit Peter Lievens.

Ces nouvelles connaissances permettent aux chercheurs de commencer à modifier les propriétés des amas d'argent ou de trouver de nouveaux matériaux avec les propriétés optiques souhaitées. Les résultats de ce travail sont importants pour l'étude de la lumière et de ses applications, entre autres.

L'étude est publiée dans Science .