Il vetro ai silicati è un vetro di uso comune che si trova nella maggior parte delle case, ad esempio nei bicchieri o nei vetri delle finestre. L'integrazione di nanoparticelle d'oro (NP) nel vetro silicato è utilizzata da secoli nell'arte e nella decorazione. Queste NP influenzano il modo in cui il vetro silicato interagisce con la luce attraverso il fenomeno ormai ben noto chiamato risonanza plasmonica superficiale localizzata.
Questo comportamento unico di modulazione della luce ha aperto le applicazioni dal vetro colorato a componenti ottici speciali. La capacità di modulare la luce in modo univoco nelle NP d'oro ha ispirato la comunità scientifica a utilizzare queste NP in altri tipi di vetro per generare nuove funzionalità ottiche.
Tra i molti tipi di vetro studiati, il vetro telluritico è stato di particolare interesse poiché presenta una combinazione unica di proprietà. Il vetro tellurite è piuttosto facile da fabbricare, è durevole, ha una bassa energia fononica, possiede un'ampia finestra di trasmissione e ha un'elevata solubilità degli ioni luminescenti delle terre rare, consentendo a questi ioni di emettere luce brillante su un'ampia gamma spettrale dalla luce visibile a quella infrarossa.
Queste sono caratteristiche importanti per l'ottica, i laser e le tecnologie delle telecomunicazioni come le fibre ottiche, i sistemi laser e le tecnologie di rilevamento. Per ottenere il comportamento di modulazione della luce desiderato, la dimensione, la forma, la distribuzione e la quantità delle NP d'oro devono essere controllate attentamente. Tuttavia, la tecnica comunemente utilizzata per formare con precisione il vetro silicato di NP d'oro, la cosiddetta tecnica di percussione, si è rivelata insufficiente per ottenere un controllo preciso delle NP d'oro nel vetro tellurito.
In un articolo pubblicato su Light:Science &Applications , un team di scienziati tra cui il professor Heike Ebendorff-Heidepriem e il dottor Yunle Wei dell'Istituto di fotonica e rilevamento avanzato (IPAS), Scuola di fisica, chimica e scienze della terra, Università di Adelaide, Australia, nonché il dottor Jiangbo Zhao della Facoltà di Ingegneria dell'Università di Hull, Regno Unito, e colleghi in Germania hanno sviluppato un nuovo approccio per formare NP d'oro nei vetri di tellurite.
Il team ha ideato il nuovo approccio identificando le sfide della tradizionale tecnica di percussione per creare NP d'oro nel vetro di tellurite e attraverso una scoperta fortuita della formazione di NP d'oro nel vetro di tellurite.
Sulla base di questo progresso nella conoscenza e della scoperta casuale, il team ha sviluppato metodi completamente nuovi per entrambe le fasi della tecnica di percussione:(i) una tecnica di corrosione controllata a crogiolo freddo per incorporare ioni d'oro nel vetro e (ii) una tecnica di riscaldamento della polvere di vetro per trasformare gli ioni d'oro in NP d'oro.
Il dottor Yunle Wei, co-inventore della nuova tecnologia e ricercatore post-dottorato all'interno del team della professoressa Heike Ebendorff-Heidepriem, afferma:"Questo è un esempio perfetto di come trasformare una scoperta fortuita in una tecnologia innovativa con un potenziale di impatto nel mondo reale, grazie al grande lavoro di squadra tra collaboratori."
L'innovazione del controllo preciso sulla formazione di NP d'oro nel vetro tellurite fornisce una guida per la progettazione e la manipolazione delle proprietà plasmoniche nel vetro tellurite per entusiasmanti ricerche e applicazioni fotoniche in futuro.
Ulteriori informazioni: Yunle Wei et al, Formazione controllata di nanoparticelle d'oro con proprietà plasmoniche sintonizzabili nel vetro tellurito, Luce:scienza e applicazioni (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01324-x
Informazioni sul giornale: Luce:scienza e applicazioni
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
