El grupo "Coloides y Nanoópticos" del Prof. Dr. Matthias Karg en el Instituto de Química Física ha presentado una técnica simple pero precisa para desarrollar capas de partículas altamente ordenadas. El grupo está utilizando cuentas de polímero esféricas pequeñas, suaves y deformables.con una estructura tipo hidrogel.
Los hidrogeles son redes tridimensionales hinchadas por el agua. Por ejemplo, estamos familiarizados con estas estructuras como súper absorbentes en los pañales para bebés que tienen la capacidad de absorber grandes cantidades de líquidos.
Dentro de estas cuentas de hidrogel hay pequeñas partículas de oro o plata, de unos pocos nanómetros de tamaño, que el equipo de Karg sintetiza en HHU usando sales metálicas en un proceso de reducción. "Podemos ajustar el tamaño de las partículas de oro con mucha precisión, porque el hidrogellas conchas son permeables a las sales metálicas disueltas, lo que permite un crecimiento excesivo sucesivo de los núcleos de oro ". La estructura de estas partículas núcleo-concha se puede comparar aproximadamente con la de una cereza, donde un núcleo duro está rodeado de pulpa blanda. Sin embargo, las partículasdel laboratorio son aproximadamente cien mil veces más pequeños.
Los investigadores con sede en Duesseldorf pueden usar una solución diluida de estas perlas de hidrogel para producir monocapas delgadas. Aplican las perlas a una superficie de agua, donde se autoensambla una capa altamente ordenada y de colores brillantes. Transfieren esta capa del aguasuperficie sobre sustratos de vidrio. Esta transferencia hace que todo el sustrato de vidrio brille.
Al mirar esta capa con un microscopio electrónico se revela una matriz de partículas ordenada hexagonalmente. "Estas son las partículas de oro en sus capas", explica la estudiante de doctorado Kirsten Volk, "y vemos que están organizadas en una sola, muy ordenadacapa ". Son las partículas de oro las que determinan el color de la capa: reflejan la luz visible con ciertas longitudes de onda, lo que interfiere y crea la impresión de un color diferente desde diferentes ángulos.
"Estas capas delgadas son muy interesantes para la optoelectrónica, es decir, la transferencia y el procesamiento de datos utilizando luz. También puede ser posible usarlas para construir láseres miniaturizados", explica el profesor Karg. Estos nanolasers son solo nanómetros de tamaño,constituyendo así una tecnología clave en el campo de la nanofotónica.
En un estudio ahora publicado en la revista Materiales aplicados e interfaces ACS , los investigadores con sede en Duesseldorf han superado un obstáculo importante en el camino hacia tales nanolasers. Lograron crear resonancias colectivas en las partículas de oro por la luz incidente. Esto significa que las partículas de oro no se excitan individualmente; en cambio, todas las partículas excitadasestán en resonancia. Esta resonancia colectiva es el prerrequisito básico para construir láseres. El aspecto especial de los resultados de la investigación publicados es que las capas de partículas no solo se pueden crear muy fácilmente y a gran escala, sino que también son especialmente delgadas.
Para aplicaciones optoelectrónicas y nanolasers, los modos resonantes deberán amplificarse aún más en las capas delgadas. Prof. Karg: "A continuación intentaremos amplificar aún más la resonancia mediante dopaje con emisores. A largo plazo, esto podríatambién nos permite realizar nanolasers con alimentación eléctrica ".
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Materiales proporcionados por Universidad de Heinrich-Heine Duesseldorf . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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