I ricercatori KAIST hanno sintetizzato una raccolta di nanoparticelle, noti come punti di carbonio, in grado di emettere più lunghezze d'onda della luce da una singola particella. Inoltre, il team ha scoperto che la dispersione dei punti di carbonio, o la distanza interparticellare tra ciascun punto, influenza le proprietà della luce emessa dai punti di carbonio. La scoperta consentirà ai ricercatori di capire come controllare questi punti di carbonio e creare nuovi, display rispettosi dell'ambiente, illuminazione, e tecnologia di rilevamento.

Ricerca sulle nanoparticelle in grado di emettere luce, come punti quantici, è stata un'area di interesse attiva nell'ultimo decennio e mezzo. Queste particelle, o fosfori, sono nanoparticelle fatte di vari materiali che sono in grado di emettere luce a lunghezze d'onda specifiche sfruttando le proprietà quantomeccaniche dei materiali. Ciò fornisce nuovi modi per sviluppare soluzioni di illuminazione e display, nonché rilevamento e rilevamento più precisi negli strumenti.

Man mano che la tecnologia diventa più piccola e più sofisticata, l'utilizzo di nanoparticelle fluorescenti ha visto un drammatico aumento in molte applicazioni a causa della purezza dei colori emessi dai punti e della loro sintonizzabilità per soddisfare le proprietà ottiche desiderate.

puntini di carbonio, un tipo di nanoparticelle fluorescenti, hanno visto un aumento dell'interesse da parte dei ricercatori come candidati per sostituire i punti senza carbonio, la cui costruzione richiede metalli pesanti tossici per l'ambiente. Poiché sono costituiti principalmente da carbonio, la bassa tossicità è una qualità estremamente attraente se abbinata alla sintonizzabilità delle loro proprietà ottiche intrinseche.

Un'altra caratteristica sorprendente dei punti di carbonio è la loro capacità di emettere più lunghezze d'onda di luce da una singola nanoparticella. Questa emissione a più lunghezze d'onda può essere stimolata sotto una singola sorgente di eccitazione, consentendo la generazione semplice e robusta di luce bianca da una singola particella emettendo più lunghezze d'onda contemporaneamente.

I punti di carbonio mostrano anche una fotoluminescenza dipendente dalla concentrazione. In altre parole, la distanza tra i singoli punti di carbonio influenza la luce che i punti di carbonio successivamente emettono sotto una sorgente di eccitazione. Queste proprietà combinate rendono i punti di carbonio una fonte unica che si tradurrà in un rilevamento e un rilevamento estremamente accurati.

Questa concentrazione-dipendenza, però, non era stato compreso appieno. Per sfruttare appieno le capacità dei punti di carbonio, i meccanismi che governano le proprietà ottiche apparentemente variabili devono prima essere scoperti. In precedenza era stato teorizzato che la dipendenza dalla concentrazione dei punti di carbonio fosse dovuta a un effetto di legame idrogeno.

Ora, un gruppo di ricerca KAIST, guidato dal Professor Do Hyun Kim del Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biomolecolare ha ipotizzato e dimostrato che la doppia emissività cromatica è invece dovuta alle distanze interparticellari tra ciascun punto di carbonio. La ricerca è stata pubblicata nel 36° numero di Chimica Fisica Fisica Chimica .

Primo autore dell'articolo, dottorato di ricerca candidato Hyo Jeong Yoo, insieme al professor Kim e al ricercatore Byeong Eun Kwak, ha esaminato come l'intensità della luce relativa dei colori rosso e blu cambiasse al variare delle distanze tra le particelle, o concentrazione, dei puntini di carbonio. Hanno scoperto che quando la concentrazione è stata aggiustata, la luce emessa dai punti di carbonio si trasformerebbe. Variando la concentrazione, la squadra è stata in grado di controllare l'intensità relativa dei colori, oltre a emetterli simultaneamente per generare una luce bianca da un'unica sorgente (vedi figura).

"La concentrazione-dipendenza della fotoluminescenza dei punti di carbonio sul cambiamento delle origini emissive per diverse distanze interparticellari è stata trascurata nella ricerca precedente. Con l'analisi del fenomeno dell'emissione bicolore dei punti di carbonio, crediamo che questo risultato possa fornire una nuova prospettiva per studiare il loro meccanismo di fotoluminescenza, "Hai spiegato.

La capacità appena analizzata di controllare la fotoluminescenza dei punti di carbonio sarà probabilmente ampiamente utilizzata nel continuo sviluppo di applicazioni di illuminazione e rilevamento a stato solido.