Grappoli di atomi d'argento catturati nelle zeoliti, un materiale poroso con piccoli canali e vuoti, hanno notevoli proprietà di emissione di luce. Possono essere utilizzati per applicazioni di illuminazione più efficienti in sostituzione delle lampade LED e TL. Fino a poco tempo fa, gli scienziati non sapevano esattamente come e perché queste piccole particelle emettessero luce. Un team interdisciplinare di fisici e chimici guidato da KU Leuven ha ora dimostrato per la prima volta da dove provengono queste proprietà.

Le zeoliti hanno una struttura molto rigida e ben nota contenente numerosi piccoli canali e vuoti. In chimica, sono usati per stimolare determinate reazioni. Le molecole “catturate” nei vuoti delle zeoliti perdono la loro mobilità e iniziano a comportarsi diversamente. Questa ricerca ha permesso agli scienziati di scoprire perché e come gli ammassi d'argento emettono luce quando sono racchiusi nelle gabbie di un tipo specifico di zeolite.

"Abbiamo irradiato una miscela di ammassi d'argento con radiazione di sincrotrone presso l'European Synchrotron Radiation Facility di Grenoble, " spiega il ricercatore Didier Grandjean. "Ciò che è positivo è che ci fornisce molte informazioni sulla struttura e le proprietà del materiale. Però, poiché volevamo specificamente esaminare le proprietà ottiche, abbiamo usato un nuovo metodo che misurava deliberatamente solo la luce emessa. Per di qua, eravamo sicuri che stavamo guardando solo le particelle specifiche responsabili della luce." La ricerca ha fornito prove conclusive che solo piccoli gruppi di quattro atomi d'argento a forma di tetraedro e circondati da molecole d'acqua emettono luce.

"I tetraedri formano un'unità in cui due elettroni possono muoversi liberamente. Questo forma un cosiddetto super atomo:una struttura composta da più atomi, ma comportandosi molto come un singolo atomo, " afferma il professor Peter Lievens. "Le proprietà ottiche degli ammassi sono causate dai due elettroni liberi. Questi decadono da un livello energetico più alto a uno più basso, determinando una certa sfumatura di luce verde. A sua volta, i livelli di energia sono determinati dalle proprietà chimiche del super atomo." Questa nuova osservazione può essere attribuita a un'intensa collaborazione tra ricercatori in chimica e fisica. "Inoltre, le nostre osservazioni sperimentali sono confermate da calcoli teorici avanzati, "dice Peter Lievens.

Questa nuova conoscenza consente ai ricercatori di iniziare a modificare le proprietà degli ammassi d'argento o di trovare nuovi materiali con le proprietà ottiche desiderate. I risultati di questo lavoro sono importanti per lo studio della luce e delle sue applicazioni, tra l'altro.

Lo studio è pubblicato su Scienza .