光致發光?等離子體先驅者在光的戰鬥中不停地射擊!

2021-01-14 博科園
博科園：本文為物理學類

當你點燃一個金屬納米粒子時會得到光，通常是另一種顏色，這是事實，但原因還有待討論。在美國化學學會期刊《納米快報》上發表的一篇新論文中，萊斯大學化學家史蒂芬·林克和研究生蔡義宇提出了這樣一種觀點：是光致發光而不是拉曼散射使金納米顆粒具有顯著的發光特性。研究人員表示，了解納米粒子如何以及為什麼發光對於提高太陽能電池的效率和設計利用光觸發或感知生化反應的粒子非常重要。長期以來，科學家們一直在爭論一種顏色的光如何使一些納米粒子發出不同顏色的光。論文的第一作者Cai說：這一爭論起源於上世紀70年代的半導體研究，最近擴展到了等離子體結構領域。

博科園-科學科普：拉曼效應就像一個球擊中一個物體後彈回去，但在光致發光中，物體吸收光，粒子中的能量四處移動，然後發射出來八年前，林克的研究小組報告了第一份關於單等離子體納米棒發光的光譜學研究，而這篇新論文正是在這項研究的基礎上發表。該研究表明，當熱載流子（導電金屬中的電子和空穴）受到連續波雷射能量的激發，並在它們放鬆時隨著相互作用釋放光子而重新結合，就會產生這種發光。通過將特定頻率的雷射照射到金納米棒上，研究人員能夠感覺到溫度，溫度只能來自被激發的電子。這是光致發光的一個跡象，因為拉曼理論假設聲子，而不是被激發的電子，負責光的發射。

萊斯大學研究人員在一篇新論文中提出，等離子體金屬納米粒子光的來源主要是光致發光，他們的技術可以用於開發太陽能電池和生物傳感器。圖片：Anneli Joplin/Rice University林克和Cai說：與斯託克斯輻射相比，反斯託克斯輻射效率是有證據的。當粒子的能量輸出大於輸入時，就會出現反斯託克斯發射，而當粒子能量輸出大於輸入時，就會出現反斯託克斯發射。斯託克斯和反斯託克斯的測量結果曾經被認為是與表面增強拉曼散射現象相關的背景效應，結果證明，這些測量結果提供了對研究人員非常重要的有用信息。銀、鋁和其他金屬納米粒子也是電漿子，Cai希望通過測試來確定它們的斯託克斯和反斯託克斯性質。但首先將研究光致發光是如何隨時間衰減。研究小組前進的方向是測量這種輻射的壽命，即在雷射器關閉後它能存活多久。

萊斯大學研究人員正在研究等離子體金屬納米粒子發出的光源。在一篇新論文中，他們認為光致發光的優勢相對於拉曼散射。左起:蔡奕宇、貝納茲·奧斯託瓦爾、勞倫斯·陶津。圖片：Jeff Fitlow/Rice University

博科園-科學科普｜研究/來自: 萊斯大學David Ruth, Rice University參考期刊文獻:《納米快報》DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b04359博科園-傳遞宇宙科學之美

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