Des chercheurs de l'Université Rice ont plaidé en faveur de la dominance de la photoluminescence comme source de lumière émise par les nanoparticules métalliques plasmoniques dans un nouvel article. Leurs techniques pourraient être utilisées pour développer des cellules solaires et des biocapteurs. Crédit :Anneli Joplin/Rice University
Lorsque vous allumez une nanoparticule métallique, vous récupérez la lumière. C'est souvent une couleur différente. C'est un fait, mais le pourquoi est à débattre.
Dans un nouvel article de la revue American Chemical Society Lettres nano , Le chimiste du riz Stephan Link et l'étudiant diplômé Yi-Yu Cai montrent que la photoluminescence, plutôt que la diffusion Raman, confère aux nanoparticules d'or leurs remarquables propriétés d'émission de lumière.
Les chercheurs affirment qu'il est important de comprendre comment et pourquoi les nanoparticules émettent de la lumière pour améliorer l'efficacité des cellules solaires et concevoir des particules qui utilisent la lumière pour déclencher ou détecter des réactions biochimiques.
Le débat de longue date, avec des scientifiques déterminés de chaque côté, concerne la façon dont la lumière d'une couleur amène certaines nanoparticules à émettre de la lumière d'une couleur différente. Cai, l'auteur principal de l'article, a déclaré que le débat est né de la recherche sur les semi-conducteurs dans les années 1970 et a été plus récemment étendu au domaine des structures plasmoniques.
"L'effet Raman est comme une balle qui frappe un objet et rebondit, " dit Cai. " Mais en photoluminescence, l'objet absorbe la lumière. L'énergie dans la particule se déplace et l'émission vient ensuite."
Il y a huit ans, Le groupe de recherche de Link a rapporté la première étude de spectroscopie sur la luminescence à partir de nanotiges plasmoniques uniques, et le nouveau document s'appuie sur ce travail, montrant que la lueur émerge lorsque des porteurs chauds - les électrons et les trous dans les métaux conducteurs - sont excités par l'énergie d'un laser à onde continue et se recombinent en se détendant, avec les interactions émettant des photons.
Des chercheurs de l'Université Rice étudient la source de lumière émise par les nanoparticules métalliques plasmoniques. Dans un nouveau journal, ils plaident pour la prédominance de la photoluminescence par opposition à la diffusion Raman. De gauche à droite :Yi-Yu Cai, Behnaz Ostovar et Lawrence Tauzin. Crédit :Jeff Fitlow/Université Rice
En projetant des fréquences spécifiques de lumière laser sur des nanotiges d'or, les chercheurs ont pu détecter des températures qui, selon eux, ne pouvaient provenir que d'électrons excités. C'est une indication de photoluminescence, parce que la vue Raman suppose que les phonons, électrons non excités, sont responsables de l'émission de lumière.
Link et Cai disent que la preuve apparaît dans l'efficacité des anti-Stokes par rapport à l'émission Stokes. L'émission Anti-Stokes apparaît lorsque la sortie énergétique d'une particule est supérieure à l'entrée, tandis que l'émission de Stokes, le sujet d'un article antérieur du laboratoire, apparaît lorsque l'inverse est vrai. Autrefois considéré comme un effet de fond lié au phénomène de diffusion Raman augmentée en surface, Les mesures Stokes et anti-Stokes s'avèrent riches en informations utiles aux chercheurs, dit Cai.
Argent, l'aluminium et d'autres nanoparticules métalliques sont également plasmoniques, et Cai s'attend à ce qu'ils soient également testés pour déterminer leurs propriétés Stokes et anti-Stokes. Mais d'abord, lui et ses collègues étudieront comment la photoluminescence se désintègre au fil du temps.
"La direction de notre groupe pour aller de l'avant est de mesurer la durée de vie de cette émission, combien de temps il peut survivre une fois le laser éteint, " il a dit.
