التخطي إلى المحتوى
تنبعث أطوال موجية متعددة من الضوء من مصدر واحد باستخدام جزيئات الكربون النانوية

قام باحثو KAIST بتصنيع مجموعة من الجسيمات النانوية ، والمعروفة باسم نقاط الكربون ، القادرة على إصدار أطوال موجية متعددة من الضوء من جسيم واحد. بالإضافة إلى ذلك ، اكتشف الفريق أن تشتت نقاط الكربون ، أو المسافة بين الجسيمات بين كل نقطة ، يؤثر على خصائص الضوء الذي تنبعث منه النقاط الكربونية. سيسمح هذا الاكتشاف للباحثين بفهم كيفية التحكم في نقاط الكربون هذه وإنشاء شاشات وإضاءة وتقنيات استشعار جديدة مسؤولة بيئيًا.

كان البحث في الجسيمات النانوية القادرة على إصدار الضوء ، مثل النقاط الكمومية ، مجال اهتمام نشط على مدار العقد ونصف العقد الماضي. هذه الجسيمات ، أو الفوسفور ، عبارة عن جسيمات نانوية مصنوعة من مواد مختلفة قادرة على إصدار الضوء بأطوال موجية محددة من خلال الاستفادة من الخصائص الميكانيكية الكمومية للمواد. يوفر هذا طرقًا جديدة لتطوير حلول الإضاءة والعرض بالإضافة إلى اكتشاف واستشعار أكثر دقة في الأجهزة.

نظرًا لأن التكنولوجيا أصبحت أصغر وأكثر تعقيدًا ، فقد شهد استخدام الجسيمات النانوية الفلورية زيادة كبيرة في العديد من التطبيقات بسبب نقاء الألوان المنبعثة من النقاط بالإضافة إلى قابلية ضبطها لتلبية الخصائص البصرية المطلوبة.

شهدت النقاط الكربونية ، وهي نوع من الجسيمات النانوية الفلورية ، زيادة في اهتمام الباحثين كمرشح لاستبدال النقاط غير الكربونية ، والتي يتطلب بناؤها معادن ثقيلة سامة للبيئة. نظرًا لأنها تتكون في الغالب من الكربون ، فإن السمية المنخفضة تعتبر جودة جذابة للغاية عندما تقترن بضبط خصائصها الضوئية المتأصلة.

ميزة أخرى مدهشة لنقاط الكربون هي قدرتها على إصدار أطوال موجية متعددة من الضوء من جسيم نانوي واحد. يمكن تحفيز هذا الانبعاث متعدد الأطوال الموجية تحت مصدر إثارة واحد ، مما يتيح توليد بسيط وقوي للضوء الأبيض من جسيم واحد عن طريق إصدار أطوال موجية متعددة في وقت واحد.

تظهر نقاط الكربون أيضًا تلألؤًا ضوئيًا يعتمد على التركيز. بمعنى آخر ، تؤثر المسافة بين نقاط الكربون الفردية على الضوء الذي تنبعث منه نقاط الكربون لاحقًا تحت مصدر الإثارة. هذه الخصائص مجتمعة تجعل النقاط الكربونية مصدرًا فريدًا ينتج عنه كشف واستشعار دقيق للغاية.

ومع ذلك ، لم يتم فهم هذا التركيز والاعتماد بشكل كامل. من أجل الاستفادة الكاملة من إمكانات النقاط الكربونية ، يجب أولاً الكشف عن الآليات التي تحكم الخصائص البصرية التي تبدو متغيرة. كان من المفترض سابقًا أن الاعتماد على التركيز لنقاط الكربون كان بسبب تأثير الرابطة الهيدروجينية.

الآن ، افترض فريق بحثي KAIST ، بقيادة البروفيسور Do Hyun Kim من قسم الهندسة الكيميائية والجزيئية الحيوية ، وأثبت أن الانبعاث ثنائي اللون يرجع بدلاً من ذلك إلى المسافات بين الجسيمات بين كل نقطة كربون. وقد نشر البحث في ال 36 عشر العدد من الكيمياء الفيزيائية الفيزياء الكيميائية.

قام المؤلف الأول للورقة ، مرشح الدكتوراه هيو جيونغ يو ، مع البروفيسور كيم والباحث بيونغ أون كواك ، بفحص كيفية تغير شدة الضوء النسبية للألوان الحمراء والزرقاء عند تغيير المسافات بين الجسيمات ، أو تركيز نقاط الكربون. وجدوا أنه عند تعديل التركيز ، سيتحول الضوء المنبعث من نقاط الكربون. من خلال تغيير التركيز ، تمكن الفريق من التحكم في الكثافة النسبية للألوان ، بالإضافة إلى إصدارها في وقت واحد لتوليد ضوء أبيض من مصدر واحد (انظر الشكل).

تم التغاضي عن الاعتماد على التركيز للتلألؤ الضوئي لنقاط الكربون على تغيير الأصول الانبعاثية لمسافات مختلفة بين الجسيمات في الأبحاث السابقة. أوضح يو أنه من خلال تحليل ظاهرة انبعاث اللون المزدوج لنقاط الكربون ، نعتقد أن هذه النتيجة قد توفر منظورًا جديدًا للتحقيق في آلية التلألؤ الضوئي الخاصة بهم.

من المحتمل أن يتم استخدام القدرة التي تم تحليلها حديثًا للتحكم في اللمعان الضوئي لنقاط الكربون بشكل كبير في التطوير المستمر لتطبيقات الإضاءة في الحالة الصلبة والاستشعار.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *