Fysikerna Bart van Dam och Katerina Newell (Dohnalova) från UvA Institute of Physics, i samarbete med Emanuele Marino och Peter Schall samt kollegor från University of Twente och Jiljin University i Kina, har visat att en enda nanopartikel kan användas för att avge ljus i olika färger. Deras resultat, som publicerades i tidskriften nano- och mikrofysik Små , visa att partiklarna i fråga kan vara ett mycket effektivt och mångsidigt verktyg för att producera ljus i alla färger i små skalor.
Kolprickar är kolbaserade fluorescerande nanopartiklar som kan förberedas för att visa fotoluminescens med avstämbar färg från blått till rött, vilket gör dem till ett intressant material för belysningstillämpningar och bioavbildning. Mekanismen bakom denna avstämbara utsläpp verkar vara mycket beroende av kolprickarnas inre struktur, som skiljer sig mellan olika beredningstekniker. Därav, en generell mekanism för alla kolprickar kan inte formuleras. I de flesta fallen, utsläppets ursprung tillskrivs de olika utsläppsfärgerna hos de enskilda kolpunkterna i provet, som beror på deras olika storlek och/eller kemiska sammansättning.
För att undersöka ursprunget till den avstämbara emissionen i det material som forskarna från UvA-IoP erhållit i samarbete med University of Twente och Jilin University, de studerade utsläppet av enskilda kolprickar och jämförde det med utsläppet från hela provet. Med hjälp av en teknik som kallas enkelpunktsspektroskopi, de visade att emissionsfärgen för de enskilda kolprickarna kan ställas in från blått till rött genom att ändra excitationsvåglängden, vilket tyder på att flera färgställen är närvarande och aktiva inom en enda nanopartikel.
Den avstämbara enkelpunktsutsläppet härrör från närvaron av olika utsändande kanaler inom en enda prick-den blå utsläpp som är relaterad till små grafenliknande flingor i kolkärnan och den gröna och röda utsläppen relaterade till syre- och kvävefunktionella grupper på ytan av kolpricken.
Eftersom sådana kolprickar kan framställas via en enkel enstegs kemisk syntes, dessa fynd visar att det är lönsamt att konstruera olika emissionsfärger inom en enda nanopartikel. Detta gör kolprickar ännu mer mångsidiga än organiska färgämnen eller oorganiska kvantprickar, där emissionen av en enda molekyl eller kvantpunkt är fast, öppna upp nya vägar mot konstruktion av ljusemission på nanoskala.
