El trabajo en equipo hace que la luz sea más brillante que nunca

Si está buscando un método para maximizar la salida de fotones de los plasmones, deténgase. Se necesitan dos para discutir.

Los físicos de la Universidad de Rice se han encontrado con un fenómeno que aumenta la luz desde una nanoescala 1.000 veces más de lo que esperaban.

Al mirar la luz que proviene de una unión plasmónica, que es un espacio microscópico entre dos cables de oro, hay circunstancias en las que una óptica o energía eléctrica Solicitando individualmente solo una modesta cantidad de emisión de luz. Sin embargo, la aplicación de ambos juntos provocó una ráfaga de luz que excedió con creces la salida bajo cada estímulo individual.

Los investigadores, dirigidos por el físico de Rice Douglas Nutelson y los autores principales Longi Qui y Yunxuan Zhu, descubrieron que el efecto, mientras seguían los experimentos que detectaban una corriente impulsiva a través del espacio, aumentaba la cantidad de electrones emisores de luz en los electrodos.

Ahora saben que agregar energía de un láser a la misma unión solo lo hace más brillante. Este efecto se puede utilizar para fabricar transductores nanofotónicos para chips de computadora y fotocatalizadores avanzados.

Los detalles aparecen en la revista American Chemical Society. Nano mensajes.

«Se sabe desde hace mucho tiempo que es posible obtener la emisión de luz de estas pequeñas estructuras», dijo Nutelson. «En nuestro trabajo anterior, mostramos que los plasmones juegan un papel importante en la generación de portadores de carga muy calientes de 2000 grados».

Los plasmones son ondas de cargas que transportan energía y, cuando se disparan, fluyen a través de la superficie de algunos metales, incluido el oro. En el mecanismo impulsado por voltaje, los electrones hacen un túnel a través del espacio, excitando los plasmones, dando como resultado electrones calientes que se vuelven a recombinar con los «agujeros» del electrón y emiten fotones en el proceso.

Aunque el efecto pareció dramático en ese momento, fue débil en comparación con el nuevo descubrimiento.

“Me gusta la idea de“ 1 + 1 = 1000 ”, dijo Natalson.“ Haces dos cosas, cada una de las cuales no te da mucha luz en este rango de energía, ¡pero juntas, Holy Cow! Sale mucha luz «.

Dijo que los mecanismos específicos merecían un estudio más a fondo. Una posibilidad es que los motores eléctricos y ópticos se combinen para mejorar la generación de electrones calientes. La alternativa es que la emisión de luz reciba un impulso a través de la dispersión electrónica Raman anti-Stokes. En el proceso, la entrada de luz hace que los portadores calientes ya excitados se relajen de nuevo a su estado fundamental y emitan más fotones.

«Está sucediendo algo muy interesante allí, donde cada una de estas emociones individuales no es suficiente para darte la cantidad de luz que sale», dijo Natelson. «Pero cuando se juntan, la temperatura efectiva es mucho más alta. Esta es una posible explicación: que la salida de luz es una función exponencial de la temperatura. Se necesitan cientos de femtosegundos para alcanzar la temperatura efectiva».

Dijo: «El mecanismo Raman es más preciso, ya que la luz entra, toma energía del voltaje e incluso deja la luz más fuerte». “Sucede más rápido, por lo que tal vez un experimento basado en el tiempo podría ayudarnos a descubrir el mecanismo predominante.

« La razón por la que está ordenado es que, en principio, puede emparejar el motor eléctrico y Templado Venir a hacer todo tipo de cosas », dijo Natalson. «Si la imagen del portador caliente es correcta, existe la posibilidad de realizar una química interesante».

Los coautores de la investigación son Peter Nordlander, presidente de Wes University en Física y Astronomía y profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática y Ciencia de los Materiales E ingeniería a nanoescala en Rice, y Massimiliano de Ventra, profesor de física en la Universidad de California, San Diego. Coy, ex becario postdoctoral en Rice, ahora es profesor asistente de ingeniería mecánica y ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Colorado Boulder. Chu es un estudiante de posgrado en Rice. Natalson es presidente y profesor de física y astronomía y profesor de ingeniería eléctrica e informática, ciencia de materiales e ingeniería a nanoescala.