Gelijktijdige excitatie van YBTM-gedoteerde up-converterende nanodeeltjes bij 975 en 1213 of 1732 nm resulteert in een aanzienlijk sterkere emissie van anti-stokes dan excitatie met een van beide straal alleen. Credit: ACS nano (2025). Doi: 10.1021/acsnano.5C08510
Licht bevat nog steeds verrassingen – zoals aangetoond door onderzoekers van het Ultrasle Fenomeena Lab aan de Faculteit der fysica, Universiteit van Warschau, in samenwerking met het Institute of Low Temperature and Structure Research, de Poolse Academie van Wetenschappen, die een nieuwe verbeteringseffect hebben ontdekt bij de emissie van nanopartikelen. Ze toonden aan dat gelijktijdige excitatie van deze nanostructuren met twee bijna -infraroodstralen laserlicht leidt tot een significante toename van de emissie -intensiteit.
Onder zorgvuldig gekozen omstandigheden komt de zichtbare emissie alleen naar voren wanneer beide stralen samen worden aangebracht, hoewel geen van beide bundels alleen enige emissie produceert. Deze ontdekking maakt de weg vrij voor het visualiseren van infraroodstraling voorbij het gevoeligheidsbereik van standaarddetectoren. De bevindingen, mogelijk van toepassing in microscopie en fotonische technologieën, zijn geweest gepubliceerd in het dagboek ACS nano.
Onder fotoactieve materialen die worden gebruikt in fotonische technologieën, vallen die die fotonen met lagere energie absorberen en uitzenden met een hogere energie. Dit proces wordt mogelijk gemaakt door opeenvolgende absorptie van meerdere fotonen, gevolgd door de emissie van een enkel foton met hogere energie.
Hoewel foton -upconversie een van de meest gebruikte kenmerken van deze materialen blijft, komen andere toepassingen voort uit hun niet -lineaire reactie. Dat wil zeggen, de intensiteit van het uitgestoten licht is geen lineaire functie van de excitatie -intensiteit. Deze niet-lineariteit maakt door lanthanide gedoteerde door nanodeeltjes met nanodeeltjes die bijzonder nuttig zijn bij het verbeteren van de resolutie van microscopische beeldvorming.
Invloed van 975 nm en NIR -straalintensiteit op de 800 nm emissie -intensiteit van YBTM -nanodeeltjes onder co -excitatie. (A, B) Surplus -emissie van nanodeeltjes die gelijktijdig worden opgewonden door de 975 nm straal en (a) 1732 of (b) 1213 nm bundel, uitgezet als een functie van de NIR -straalintensiteit voor geselecteerde intensiteitsniveaus van de 975 nM -bundel (gestreepte lijnen zijn een hulp voor het oog). (C, D) Surplus -emissie van nanodeeltjes die gelijktijdig worden opgewonden met een bundel van 975 nm en A (C) 1732 of (D) 1213 nm bundel (zwarte stippen), uitgezet als een functie van de intensiteit van beide excitatiebundels. De gepaste functie wordt weergegeven door het tweedimensionale power-law oppervlak. Credit: ACS nano (2025). Doi: 10.1021/acsnano.5C08510
Een volledig nieuw gebied van potentiële toepassingen is geopend door Paulina Rajchel-Mieldzioć, een Ph.D. Kandidaat bij het ultrasnelle fenomenenlab bij het Institute of Experimental Physics. Haar werk gebruikte het feit dat metalen ionen met zeldzame aarde, de fotoactieve kern van het omzetten van nanodeeltjes, een complexe structuur van energieniveaus vertonen, waardoor ze kunnen interageren met licht over een breed scala aan golflengten.
Ze ontdekte dat wanneer deze nanodeeltjes niet alleen worden verlicht met het licht van een golflengte die meestal wordt gebruikt voor excitatie, maar ook met extra balken in het bijna-infraroodbereik, de uitgezonden lichtintensiteit dramatisch kan toenemen, soms met meerdere voudig.
“Bovendien kan het zichtbare lichtemissie onder specifieke omstandigheden alleen worden geactiveerd door de gezamenlijke werking van twee NIR-stralen-die niet het effect op zich hebben”, zegt Rajchel-Mieldzioć.
Dit nieuw waargenomen fenomeen kan toepassingen vinden in infrarooddetectie en de conversie ervan naar het zichtbare licht, evenals bij de ontwikkeling van nieuwe microscopietechnieken en puur optisch computergebruik – nieuwe mogelijkheden voor de toekomst van fotonische technologieën.
De studie werd uitgevoerd in samenwerking met de onderzoeksgroep onder leiding van Prof. Artur Bednarkiewicz van het Instituut voor lage temperatuur en structuuronderzoek, de Poolse Academie van Wetenschappen.
Meer informatie:
Paulina Rajchel-Mieldzioć et al, sterke emissieverbetering via co-excitatie met dubbele golflengte in YBTM-gedoteerde up-converterende nanodeeltjes voor bijna-infrarood- en subdiffractie-beeldvorming, ACS nano (2025). Doi: 10.1021/acsnano.5C08510
Dagboekinformatie:
ACS nano
Verstrekt door de Universiteit van Warschau