Silikatglas är ett vanligt använt glas som finns i de flesta hushåll, till exempel i dricksglas eller fönsterrutor. Integreringen av guldnanopartiklar (NP) i silikatglas har använts i konst och dekoration i århundraden. Dessa NP påverkar hur silikatglaset interagerar med ljus genom det nu välkända fenomenet som kallas lokaliserad ytplasmonresonans.
Detta unika ljusmoduleringsbeteende har öppnat applikationer från färgat glas till speciella optiska komponenter. Förmågan att unikt modulera ljus i guld-NP:er har inspirerat forskarvärlden att använda dessa NP:er i andra glastyper för att generera nya optiska funktioner.
Av de många glastyper som undersökts har telluritglas varit av särskilt intresse eftersom det uppvisar en unik kombination av egenskaper. Telluritglas är något lätt att tillverka, är hållbart, har låg fononenergi, har ett brett transmissionsfönster och har hög löslighet av självlysande sällsynta jordartsmetalljoner, vilket gör att dessa joner kan avge starkt ljus över ett brett spektralområde från synligt till infrarött ljus.
Dessa är viktiga egenskaper för optik, lasrar och telekommunikationstekniker som fiberoptik, lasersystem och avkänningstekniker. För att uppnå det önskade ljusmoduleringsbeteendet måste storleken, formen, distributionen och kvantiteten av guld-NP:erna kontrolleras noggrant. Den teknik som vanligtvis används för att exakt bilda guld-NP-silikatglas, den så kallade slående tekniken, har visat sig vara otillräcklig för att uppnå exakt kontroll av guld-NP i telluritglas.
I en artikel publicerad i Light:Science &Applications , ett team av forskare inklusive professor Heike Ebendorff-Heidepriem och Dr. Yunle Wei från Institutet för fotonik och avancerad avkänning (IPAS), School of Physics, Chemistry and Earth Sciences, University of Adelaide, Australien, samt Dr. Jiangbo Zhao från School of Engineering vid University of Hull, Storbritannien, och kollegor i Tyskland har utvecklat ett nytt tillvägagångssätt för att bilda guld-NP i telluritglas.
Teamet utarbetade det nya tillvägagångssättet genom att identifiera utmaningarna med den traditionella slående tekniken för att skapa guld-NP i telluritglas och genom en slumpmässig upptäckt av guld-NP-bildning i telluritglas.
Baserat på detta framsteg i kunskap och slumpmässiga upptäckter utvecklade teamet helt nya metoder för båda stegen av slagtekniken:(i) en kontrollerad kall degelkorrosionsteknik för att införliva guldjoner i glaset, och (ii) en teknik för återuppvärmning av glaspulver att omvandla guldjonerna till guld-NP.
Dr. Yunle Wei, meduppfinnare av den nya tekniken och postdoktor inom professor Heike Ebendorff-Heidepriems team säger:"Detta är ett perfekt exempel på att förvandla en otrolig upptäckt till en innovativ teknik med potential för verklig påverkan, tack vare fantastiska lagarbete bland samarbetspartners."
Innovationen med exakt kontroll över guld-NP-bildningen i telluritglas ger vägledning för att designa och manipulera de plasmoniska egenskaperna i telluritglas för spännande fotonikforskning och tillämpningar i framtiden.
Mer information: Yunle Wei et al, Kontrollerad bildning av guldnanopartiklar med avstämbara plasmoniska egenskaper i telluritglas, Light:Science &Applications (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01324-x
Journalinformation: Ljus:Vetenskap och tillämpningar
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
