Plazmonik nanopartiküllerin ışığı dağıtması yararlı mı? Plazmonları bastırmak için dipolleri tetiklemek
Plazma nanopartikülleri ışığı saçmak için kullanışlıdır, ancak bazıları yüzeyde kaybolacak ve bilim adamları şimdi nedenini anlamaya başlıyor. Rice Üniversitesi ve Mainz Johannes Gutenberg Üniversitesi'nin yeni deneylerinde ve Princeton Üniversitesi'ndeki teorik araştırmada, araştırmacılar, tek bir altın nanorodun yüzeyindeki moleküllerin, parçacığın elektronik yapısını değiştirerek parçacığın plazma reaksiyonunu etkilediğini buldular. .
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Bu keşif, plazma güdümlü kimya dahil olmak üzere kataliz gibi uygulamaları geliştirebilir. Plasmon bir tür elektronik dalgalanmadır, ışıkla tetiklendiğinde metal nanopartiküllerin yüzeyinde rezonansa girecektir.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme: Bir dalga boyunda veya bir renkle alınan ışık, aynı dalga boyunda yayılır, bu da araştırmacıların parçacıkları ve çevrelerini anlamasına olanak tanır. Yüzey plazmonları, kimyasalların varlığını algılamaya yardımcı olarak fotokimyayı ve kimyasal reaksiyonların seçici katalizini mümkün kılar. Ancak, parçacık yüzeyi ile araştırmacının gözleri arasında kaybolan ışık, daha önce dikkate alınmamış ek bilgiler içerebilir. Plazma sönümlemesinin neden olduğu sinyal kaybının, muhtemelen elektrik yüklerinin metalden kimyasallara aktarılmasından dolayı, nanopartiküllerin yüzeyindeki kimyasalların adsorpsiyonundan kaynaklandığına inanılmaktadır. Ancak Rice Üniversitesi'nde kimya, elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü olan Stephan Link, tüm araştırmalar için tek bir açıklamanın geçerli olabileceğinden şüpheleniyor.
Tamamen farklı bir mekanizma keşfi, y led Link, baş yazar Benjamin Forster ve meslektaşları tarafından tamamlanan "Science Advances" te yayınlandı. Strateji, analiz için tek bir altın nanorod üzerine farklı atomik düzenlemelere sahip aynı boyutta iki molekülü koymaktır. Bu moleküller, kafesli karboran merkaptan, metal yüzeyde dipolleri indükler ve bu dipoller, sinyallerini zayıflatmak için yeterli plazmonik enerji dağıtır. Bu, araştırmacıların diğer moleküllerden veya nanorodlardan etkilenmeden sönümlemeyi doğrudan gözlemlemelerine ve ölçmelerine olanak tanır. Tiolün (bir karbon atomunun konumu hariç) nanorodlara olan yakınlığı, benzersiz bir dipol momenti ile sonuçlanır.
- Şekil, altın nanopartikül plazmonları üzerindeki sönümleme etkilerini ölçmek için dipolleri indüklemek için belirli moleküllerin kullanımını göstermektedir. Fotoğraf: Alese Pickering / Rice Üniversitesi
Molekülün pozitif ve negatif kutupları güçlerini değiştirir ve metal yüzey üzerinde pusula iğnesi gibi hareket eder. Princeton Üniversitesi Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Fakültesi Dekanı ve teorik bir hesaplama bilimcisi olan Emily Carter, deneyi açıklayabilecek mekanizmayı test etmek için ayrıntılı kuantum mekaniği hesaplamaları yaptı. Plazma rezonansının spektral bir genişliği vardır ve rezonans dalga boyu ile birlikte belirli renkler üretebilir. Dar bir çizgi sizi daha gerçekçi gösterecektir. Bu nedenle, molekül parçacığın üzerine yerleştirildiğinde rezonans genişliğinin nasıl değiştiğini gözlemleyin. Tüm moleküller bunu yapamaz.Aynı boyuttaki karboranethiol molekülleri aynı boyuttaki altın nanopartiküllere yapışır, ancak kimyasal özellikleri plazmonların spektral genişliğini değiştirecek kadar farklıdır.
Bu, araştırmacıların plazma sönümlemesini diğer sönümleme mekanizmalarının müdahalesi olmadan her bir molekül türü ile ölçmelerine olanak tanır. Yüzeydeki plazmonların akışı büyük ölçüde partiküllerin boyutuna ve şekline bağlıdır, bu nedenle yüzeyde emilen kimyasalların etkilerine çok az kişi dikkat eder. Nanorod'un yüzeyini değiştirirseniz, enerji farklı şekillerde kaybolacaktır ve biz sadece neler olup bittiğini anlamıyoruz. Ancak bir şey enerji kaybederse, istediğiniz gibi çalışamaz. Çevreleyen ortamın kırılma özellikleri ve farklı boyut ve şekillerdeki çoklu parçacıklardan gelen ortalama sinyal de sinyali etkiler ve bu da adsorbe edilen kimyasalların etkilerinin analiz edilmesini zorlaştırır.
Plazmon rezonansının genişliğini birkaç faktör belirler, ancak herkes nicel olarak kimsenin çözemediği bir faktörden bahsetmiştir. Birçok insan bunu, uyarılmış sıcak elektronların metalden moleküle transferi olan yük transferine bağlar. Bir molekül bir metal parçacığın üzerine her yerleştirildiğinde durum farklı olabilir, ancak bu, arayüzdeki kimyasal bileşime göz yummadan ilk kez eksiksiz bir niceliksel çalışma yapmamızı sağlar. Kimyanın çok önemli olduğunu anlamamızı sağlıyor. Bu araştırma çalışması esastır.Araştırmalar çok basit olduğu için güzel olduğunu gösteriyor.Doğru örnekleri, deneyleri, tek parçacık spektrumlarını ve gelişmiş teorileri birleştirip bir araya getiriyoruz.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme Araştırma / Gönderen: Rice Üniversitesi
Referans dergi makaleleri: "Science Advances"
DOI: 10.1126 / sciadv.aav0704
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Sol alt köşede [Daha fazla bilgi] Boke Garden uygulamasını indirin
