Los investigadores de KAIST han sintetizado una colección de nanopartículas, conocidos como puntos de carbono, capaz de emitir múltiples longitudes de onda de luz a partir de una sola partícula. Adicionalmente, el equipo descubrió que la dispersión de los puntos de carbono, o la distancia entre partículas entre cada punto, influye en las propiedades de la luz que emiten los puntos de carbono. El descubrimiento permitirá a los investigadores comprender cómo controlar estos puntos de carbono y crear nuevos, exhibiciones ambientalmente responsables, Encendiendo, y tecnología de detección.

Investigación de nanopartículas capaces de emitir luz, como puntos cuánticos, ha sido un área de interés activa durante la última década y media. Estas partículas, o fósforos, son nanopartículas hechas de varios materiales que son capaces de emitir luz en longitudes de onda específicas aprovechando las propiedades mecánicas cuánticas de los materiales. Esto proporciona nuevas formas de desarrollar soluciones de iluminación y visualización, así como una detección y detección más precisas en los instrumentos.

A medida que la tecnología se vuelve más pequeña y sofisticada, El uso de nanopartículas fluorescentes ha experimentado un aumento espectacular en muchas aplicaciones debido a la pureza de los colores que emiten los puntos, así como a su capacidad de sintonización para cumplir con las propiedades ópticas deseadas.

Puntos de carbono, un tipo de nanopartículas fluorescentes, han visto un aumento en el interés de los investigadores como candidatos para reemplazar los puntos sin carbono, cuya construcción requiere metales pesados ​​que son tóxicos para el medio ambiente. Dado que están compuestos principalmente de carbono, la baja toxicidad es una cualidad extremadamente atractiva cuando se combina con la capacidad de sintonización de sus propiedades ópticas inherentes.

Otra característica sorprendente de los puntos de carbono es su capacidad para emitir múltiples longitudes de onda de luz a partir de una sola nanopartícula. Esta emisión de múltiples longitudes de onda se puede estimular con una sola fuente de excitación, permitiendo la generación simple y robusta de luz blanca a partir de una sola partícula emitiendo múltiples longitudes de onda simultáneamente.

Los puntos de carbono también exhiben una fotoluminiscencia dependiente de la concentración. En otras palabras, la distancia entre los puntos de carbono individuales afecta la luz que los puntos de carbono emiten posteriormente bajo una fuente de excitación. Estas propiedades combinadas hacen que los puntos de carbono sean una fuente única que dará como resultado una detección y detección extremadamente precisas.

Esta concentración-dependencia, sin embargo, no se había entendido completamente. Para aprovechar al máximo las capacidades de los puntos de carbono, Primero deben descubrirse los mecanismos que gobiernan las propiedades ópticas aparentemente variables. Anteriormente se teorizó que la dependencia de la concentración de los puntos de carbono se debía a un efecto de enlace de hidrógeno.

Ahora, un equipo de investigación de KAIST, dirigido por el profesor Do Hyun Kim del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular ha postulado y demostrado que la emisividad de dos colores se debe en cambio a las distancias entre partículas entre cada punto de carbono. La investigación fue publicada en el número 36 de Física Química Física Química .

Primer autor del artículo, Doctor. candidato Hyo Jeong Yoo, junto con el profesor Kim y el investigador Byeong Eun Kwak, examinó cómo cambiaba la intensidad relativa de la luz de los colores rojo y azul al variar las distancias entre partículas, o concentración, de los puntos de carbono. Descubrieron que a medida que se ajustaba la concentración, la luz emitida por los puntos de carbono se transformaría. Variando la concentración, el equipo pudo controlar la intensidad relativa de los colores, así como emitirlos simultáneamente para generar una luz blanca de una sola fuente (Ver Figura).

"La concentración-dependencia de la fotoluminiscencia de los puntos de carbono en el cambio de los orígenes emisores para diferentes distancias entre partículas se ha pasado por alto en investigaciones anteriores. Con el análisis del fenómeno de emisión de color dual de los puntos de carbono, creemos que este resultado puede proporcionar una nueva perspectiva para investigar su mecanismo de fotoluminiscencia, "Yoo explicó.

La capacidad recientemente analizada para controlar la fotoluminiscencia de los puntos de carbono probablemente se utilizará en gran medida en el desarrollo continuo de aplicaciones y sensores de iluminación de estado sólido.