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微调亚碲酸盐玻璃中的金纳米粒子以获得独特的光子学

开心的月饼 2023-12-13 13:58:59 生活常识

硅酸盐玻璃是大多数家庭中常用的玻璃,例如水杯或窗玻璃。几个世纪以来,硅酸盐玻璃中纳米金颗粒 (NP) 的整合一直被用于艺术和装饰领域。这些纳米粒子通过现在众所周知的局域表面等离子体共振现象影响硅酸盐玻璃与光相互作用的方式。

微调亚碲酸盐玻璃中的金纳米粒子以获得独特的光子学

这种独特的光调制行为开辟了从彩色玻璃到特殊光学元件的应用。金纳米粒子独特地调制光的能力激发了科学界在其他玻璃类型中利用这些纳米粒子来产生新的光学功能。

在研究的许多玻璃类型中,亚碲酸盐玻璃特别受关注,因为它表现出独特的性能组合。碲酸盐玻璃易于制造、耐用、声子能量低、传输窗口宽、发光稀土离子溶解度高,使这些离子能够在从可见光到红外光的宽光谱范围内发出明亮的光。

这些是光学、激光和电信技术(例如光纤、激光系统和传感技术)的重要特征。为了实现所需的光调制行为,必须仔细控制金纳米颗粒的尺寸、形状、分布和数量。然而,通常用于精确形成金纳米粒子硅酸盐玻璃的技术,即所谓的打击技术,已被证明不足以实现对亚碲酸盐玻璃中金纳米粒子的精确控制。

英国大学物理、化学与地球科学学院光子学与先进传感研究所(IPAS)的Heike Ebendorff-Heidepriem教授和魏云乐博士等科学家团队在《Light: Science & Applications》上发表了一篇论文。澳大利亚阿德莱德以及英国赫尔大学工程学院的赵江波博士和德国的同事开发了一种在亚碲酸盐玻璃中形成金纳米粒子的新方法。

该团队通过识别在亚碲酸盐玻璃中制造金纳米粒子的传统打击技术的挑战以及在亚碲酸盐玻璃中偶然发现金纳米粒子的形成,设计了这种新方法。

基于这一知识进步和偶然发现,该团队为打击技术的两个步骤开发了全新的方法:(i)将金离子掺入玻璃的受控冷坩埚腐蚀技术,以及(ii)玻璃粉末再加热技术将金离子转化为金纳米粒子。

这项新技术的联合发明人、Heike Ebendorff-Heidepriem 教授团队的博士后研究员 Yunle Wei 博士表示:“这是一个完美的例子,将偶然的发现转变为具有潜在影响现实世界的创新技术,这要归功于巨大的努力。”合作者之间的团队合作。”

精确控制亚碲酸盐玻璃中金纳米粒子形成的创新为设计和操纵亚碲酸盐玻璃中的等离子体特性提供了指导,从而促进未来令人兴奋的光子学研究和应用。


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