Los investigadores de la Universidad de Rice abogaron por el predominio de la fotoluminiscencia como fuente de luz emitida por nanopartículas metálicas plasmónicas en un nuevo artículo. Sus técnicas podrían usarse para desarrollar células solares y biosensores. Crédito:Anneli Joplin / Rice University
Cuando enciendes una nanopartícula de metal, te devuelve la luz. A menudo es de un color diferente. Eso es un hecho, pero el por qué está en debate.
En un nuevo artículo de la revista American Chemical Society Nano letras , El químico de Rice Stephan Link y el estudiante graduado Yi-Yu Cai argumentan que la fotoluminiscencia, en lugar de la dispersión Raman, da a las nanopartículas de oro sus notables propiedades emisoras de luz.
Los investigadores dicen que comprender cómo y por qué las nanopartículas emiten luz es importante para mejorar la eficiencia de las células solares y diseñar partículas que utilicen la luz para desencadenar o detectar reacciones bioquímicas.
El debate de larga data, con científicos decididos a cada lado, trata sobre cómo la luz de un color hace que algunas nanopartículas emitan luz de un color diferente. Cai, el autor principal del artículo, dijo que el debate surgió de la investigación de semiconductores en la década de 1970 y se extendió más recientemente al campo de las estructuras plasmónicas.
"El efecto Raman es como una pelota que golpea un objeto y rebota, "Dijo Cai." Pero en fotoluminiscencia, el objeto absorbe la luz. La energía de la partícula se mueve y la emisión viene después ".
Hace ocho años, El grupo de investigación de Link informó sobre el primer estudio de espectroscopía sobre luminiscencia de nanobarras plasmónicas individuales, y el nuevo documento se basa en ese trabajo, mostrando que el resplandor emerge cuando los portadores calientes (los electrones y los agujeros en los metales conductores) son excitados por la energía de un láser de onda continua y se recombinan a medida que se relajan, con las interacciones que emiten fotones.
Los investigadores de la Universidad de Rice están investigando la fuente de luz emitida por nanopartículas metálicas plasmónicas. En un nuevo periódico ellos defienden el predominio de la fotoluminiscencia en oposición a la dispersión Raman. De izquierda a derecha:Yi-Yu Cai, Behnaz Ostovar y Lawrence Tauzin. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
Al iluminar frecuencias específicas de luz láser sobre nanobarras de oro, los investigadores pudieron detectar temperaturas que dijeron que solo podían provenir de electrones excitados. Eso es una indicación de fotoluminiscencia, porque el punto de vista Raman asume que los fonones, electrones no excitados, son responsables de la emisión de luz.
Link y Cai dicen que la evidencia aparece en la eficiencia de anti-Stokes en comparación con la emisión de Stokes. La emisión Anti-Stokes aparece cuando la salida energética de una partícula es mayor que la entrada, mientras que la emisión de Stokes, el tema de un artículo anterior del laboratorio, aparece cuando ocurre lo contrario. Una vez considerado un efecto de fondo relacionado con el fenómeno de la dispersión Raman mejorada en la superficie, Las mediciones de Stokes y anti-Stokes resultan estar llenas de información útil importante para los investigadores, Dijo Cai.
Plata, El aluminio y otras nanopartículas metálicas también son plasmónicas, y Cai espera que también se sometan a pruebas para determinar sus propiedades Stokes y anti-Stokes. Pero primero, él y sus colegas investigarán cómo decae la fotoluminiscencia con el tiempo.
"La dirección de nuestro grupo para avanzar es medir la vida útil de esta emisión, cuánto tiempo puede sobrevivir después de que se apaga el láser, " él dijo.
