El vidrio de silicato es un vidrio de uso común que se encuentra en la mayoría de los hogares, por ejemplo, en vasos para beber o en cristales de ventanas. La integración de nanopartículas de oro (NP) en vidrio de silicato se ha utilizado en arte y decoración durante siglos. Estas NP afectan la forma en que el vidrio de silicato interactúa con la luz a través del fenómeno ahora bien conocido llamado resonancia de plasmón superficial localizado.

Este comportamiento único de modulación de la luz ha abierto aplicaciones desde vidrio coloreado hasta componentes ópticos especiales. La capacidad de modular de forma única la luz en las NP de oro ha inspirado a la comunidad científica a utilizar estas NP en otros tipos de vidrio para generar nuevas funcionalidades ópticas.

De los muchos tipos de vidrio investigados, el vidrio de telurito ha sido de particular interés ya que exhibe una combinación única de propiedades. El vidrio de telurito es algo fácil de fabricar, es duradero, tiene baja energía de fonones, posee una amplia ventana de transmisión y tiene una alta solubilidad de iones luminiscentes de tierras raras, lo que permite que estos iones emitan luz brillante en un amplio rango espectral desde luz visible hasta luz infrarroja.

Estas son características importantes para la óptica, los láseres y las tecnologías de telecomunicaciones, como la fibra óptica, los sistemas láser y las tecnologías de detección. Para lograr el comportamiento de modulación de luz deseado, el tamaño, la forma, la distribución y la cantidad de las NP de oro deben controlarse cuidadosamente. Sin embargo, la técnica comúnmente utilizada para formar con precisión vidrio de silicato de NP de oro, la llamada técnica de golpeo, ha demostrado ser insuficiente para lograr un control preciso de las NP de oro en vidrio de telurito.

En un artículo publicado en Light:Science &Applications , un equipo de científicos que incluye a la profesora Heike Ebendorff-Heidepriem y al Dr. Yunle Wei del Instituto de Fotónica y Detección Avanzada (IPAS) de la Facultad de Física, Química y Ciencias de la Tierra de la Universidad de Adelaida, Australia, así como al Dr. Jiangbo. Zhao, de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Hull (Reino Unido), y sus compañeros de trabajo en Alemania han desarrollado un nuevo método para formar NP de oro en vidrios de telurito.

El equipo ideó el nuevo enfoque identificando los desafíos de la técnica de percusión tradicional para crear NP de oro en vidrio de telurito y mediante un descubrimiento fortuito de la formación de NP de oro en vidrio de telurito.

Sobre la base de este avance en el conocimiento y el descubrimiento casual, el equipo desarrolló métodos completamente nuevos para ambos pasos de la técnica de percusión:(i) una técnica de corrosión controlada en crisol en frío para incorporar iones de oro al vidrio, y (ii) una técnica de recalentamiento del polvo de vidrio. para transformar los iones de oro en NP de oro.

El Dr. Yunle Wei, coinventor de la nueva tecnología e investigador postdoctoral dentro del equipo de la profesora Heike Ebendorff-Heidepriem, afirma:"Este es un ejemplo perfecto de cómo convertir un descubrimiento fortuito en una tecnología innovadora con potencial de impacto en el mundo real, gracias a grandes trabajo en equipo entre colaboradores."

La innovación del control preciso sobre la formación de NP de oro en el vidrio de telurito proporciona una guía para diseñar y manipular las propiedades plasmónicas en el vidrio de telurito para interesantes investigaciones y aplicaciones de fotónica en el futuro.

Más información: Yunle Wei et al, Formación controlada de nanopartículas de oro con propiedades plasmónicas sintonizables en vidrio de telurito, Luz:ciencia y aplicaciones (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01324-x

Información de la revista: Luz:ciencia y aplicaciones

Proporcionado por la Academia de Ciencias de China