在碲酸盐玻璃中微调金纳米粒子以获得独特的光子学
发布时间：2023-12-13 01:00:05 阅读数： 191
硅酸盐玻璃是大多数家庭中常用的玻璃，如饮用水杯或窗玻璃。在硅酸盐玻璃中加入金纳米粒子（NPs）用于艺术和装饰已有几个世纪的历史。这些 NPs 通过现在众所周知的局部表面等离子体共振现象影响硅酸盐玻璃与光的相互作用方式。
这种独特的光调制行为开辟了从彩色玻璃到特殊光学元件的应用领域。金 NPs 独特的光调制能力激发了科学界将这些 NPs 应用于其他玻璃类型以产生新的光学功能。
在所研究的众多玻璃类型中，碲酸盐玻璃具有独特的综合特性，因此特别引人关注。碲酸盐玻璃易于制造，经久耐用，声子能量低，透射窗口宽，发光稀土离子溶解度高，可在从可见光到红外光的宽光谱范围内发射强光。
这些都是光学、激光和电信技术（如光纤、激光系统和传感技术）的重要特征。要实现理想的光调制行为，必须仔细控制金 NPs 的大小、形状、分布和数量。然而，用于精确形成硅酸盐玻璃中金 NPs 的常用技术，即所谓的击打技术，已被证明不足以实现对碲酸盐玻璃中金 NPs 的精确控制。
在发表于《Light: Science & Applications》澳大利亚阿德莱德大学物理、化学和地球科学学院光子学与先进传感研究所（IPAS）的 Heike Ebendorff-Heidepriem 教授、Yunle Wei 博士，以及英国赫尔大学工程学院的 Jiangbo Zhao 博士和德国的合作者组成的科学家团队开发出了一种在碲酸盐玻璃中形成金 NPs 的新方法。
含~200 μm金颗粒(中图)和不同大小、不同数量金纳米颗粒(周围图)的碲酸盐玻璃。来源:Laurence Deziel
研究小组发现了在碲酸盐玻璃中形成金 NP 的传统击打技术所面临的挑战，并通过在碲酸盐玻璃中形成金 NP 的偶然发现，设计出了这种新方法。
在这一知识进步和偶然发现的基础上，研究小组为击打技术的两个步骤开发了全新的方法：(i) 受控冷坩埚腐蚀技术，将金离子加入玻璃中；(ii) 玻璃粉再加热技术，将金离子转化为金 NPs。
这项新技术的共同发明人、Heike Ebendorff-Heidepriem 教授团队的博士后研究员Yunle Wei博士说："这是一个将偶然发现转化为具有现实影响潜力的创新技术的完美范例，这要归功于合作者之间出色的团队合作。
精确控制碲酸盐玻璃中金 NP 形成的创新技术为设计和操纵碲酸盐玻璃中的等离子特性提供了指导，有助于未来激动人心的光子学研究和应用。
