I fisici Bart van Dam e Katerina Newell (Dohnalova) dell'UvA Institute of Physics, in collaborazione con Emanuele Marino e Peter Schall nonché con i colleghi dell'Università di Twente e della Jiljin University in Cina, hanno dimostrato che una singola nanoparticella può essere utilizzata per emettere diversi colori di luce. I loro risultati, che sono stati pubblicati sulla rivista di nano e microfisica Piccolo , mostrano che le particelle in esame possono essere uno strumento molto efficiente e versatile per produrre luce di tutti i colori su scale minuscole.
I punti di carbonio sono nanoparticelle fluorescenti a base di carbonio che possono essere preparate per mostrare la fotoluminescenza con colori regolabili dal blu al rosso, che li rende un materiale interessante per applicazioni di illuminazione e bio-imaging. Il meccanismo alla base di questa emissione sintonizzabile sembra essere molto dipendente dalla struttura interna dei punti di carbonio, che differisce tra le varie tecniche di preparazione. Quindi, non è possibile formulare un meccanismo generale per tutti i punti di carbonio. Nella maggior parte dei casi, l'origine dell'emissione è attribuita ai diversi colori di emissione dei singoli punti di carbonio all'interno del campione, derivanti dalla loro diversa dimensione e/o composizione chimica.
Per indagare sull'origine dell'emissione sintonizzabile nel materiale che i ricercatori di UvA-IoP hanno ottenuto in collaborazione con l'Università di Twente e l'Università di Jilin, hanno studiato l'emissione dei singoli punti di carbonio e l'hanno confrontata con l'emissione dell'intero campione. Utilizzando una tecnica chiamata spettroscopia a punto singolo, hanno dimostrato che il colore di emissione dei singoli punti di carbonio può essere sintonizzato dal blu al rosso cambiando la lunghezza d'onda di eccitazione, suggerendo che più siti di colore sono presenti e attivi all'interno di una singola nanoparticella.
L'emissione sintonizzabile a punto singolo risulta dalla presenza di diversi canali emissivi all'interno di un singolo punto:l'emissione blu relativa a piccoli fiocchi simili al grafene all'interno del nucleo di carbonio e l'emissione verde e rossa relativa ai gruppi funzionali dell'ossigeno e dell'azoto sulla superficie del il punto di carbonio.
Poiché tali punti di carbonio possono essere preparati tramite una facile sintesi chimica in un unico passaggio, questi risultati dimostrano che è possibile progettare diversi colori di emissione all'interno di una singola nanoparticella. Ciò rende i punti di carbonio ancora più versatili dei coloranti organici o dei punti quantici inorganici, dove è fissa l'emissione di una singola molecola o punto quantico, aprendo nuove strade verso l'ingegneria dell'emissione di luce su scala nanometrica.
