Une équipe de recherche a atteint un rendement quantique de photoluminescence (PLQY) à température ambiante proche de l'unité (> 99 %) dans l'émission dans le proche infrarouge (NIR) de nanoclusters métalliques en solution. Leurs travaux sont publiés dans Science .
Les nanoclusters d'or (Au NC), en tant que matériaux émetteurs NIR, présentent un potentiel dans les applications biomédicales. Cependant, le PLQY des Au NC dans la région NIR est généralement faible, souvent inférieur à 10 %. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont synthétisé Au22 ( t BuPhC≡C)18 (Au22 ) et son homologue dopé au cuivre, Au16 Cu6 ( t BuPhC≡C)18 (Au16 Cu6 ), pour étudier leurs propriétés photophysiques.
L'analyse par diffraction des rayons X sur monocristal a révélé que Au22 et Au16 Cu6 partagent des structures similaires. Au22 a montré un pic d'émission à 690 nm et Au16 Cu6 à 720 nm. Le PLQY absolu de Au22 et Au16 Cu6 dans l'air étaient respectivement de 9 % et 95 %.
Dans la solution désaérée, le PLQY de Au16 Cu6 atteint 100 %, mesuré par des méthodes absolues et relatives. Le comptage de photons uniques corrélé au temps a mesuré la durée de vie de photoluminescence de Au22 et Au16 Cu6 être respectivement de 485 ns et 1,64 μs.
Une étude plus approfondie de la dynamique des états excités des NC par spectroscopie d'absorption transitoire a révélé que les états luminescents des deux NC provenaient de l'état triplet (T1 ), avec des processus dynamiques distincts observés en spectroscopie d'absorption transitoire femtoseconde. Sous excitation à 380 nm, Au22 a montré une lente augmentation de 148 ps, tandis que Au16 Cu6 a montré une relaxation rapide de 0,5 ps.
Des expériences de sensibilisation triplet ont confirmé que ces processus sont attribués au croisement intersystème ultrarapide (ISC) à partir de l'état singulet (S1 ) à T1 . En raison du dopage au cuivre, Au16 Cu6 a un ∆Est plus petit , accélérant considérablement son taux de CAI. En conséquence, Au16 Cu6 présente finalement un PLQY proche de 100 %.
L’approche visant à atteindre un PLQY proche de l’unité pourrait permettre le développement de matériaux en grappes métalliques hautement émissifs. Plus précisément, ce travail démontre qu'un PLQY proche de l'unité peut être atteint avec un alliage de nanoclusters d'or-cuivre même en solution à température ambiante, ce qui permettra des applications allant de l'imagerie biologique aux dispositifs luminescents.
L'équipe de recherche comprenait le groupe du professeur Zhou Meng de l'Université des sciences et technologies de Chine de l'Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec l'équipe du professeur Wang Quanming de l'Université Tsinghua.
Plus d'informations : Wan-Qi Shi et al, Rendement quantique phosphorescent NIR proche de l'unité à partir d'un nanocluster métallique solvaté à température ambiante, Science (2024). DOI :10.1126/science.adk6628
Informations sur le journal : Sciences
Fourni par l'Université des sciences et technologies de Chine
