Naukowcy odkrywają, dlaczego gromady srebra emitują światło

Anonim

Skupiska atomów srebra wychwycone w zeolitach, porowaty materiał z małymi kanałami i pustkami, mają niezwykłe właściwości emitujące światło. Mogą być stosowane w bardziej wydajnych zastosowaniach oświetleniowych jako substytut lamp LED i TL. Do niedawna naukowcy nie wiedzieli dokładnie, jak i dlaczego te małe cząsteczki emitują światło. Interdyscyplinarny zespół fizyków i chemików prowadzony przez KU Leuven po raz pierwszy zademonstrował, skąd pochodzą te właściwości.

Zeolity mają bardzo sztywną i dobrze znaną strukturę, zawierającą liczne małe kanały i puste przestrzenie. W chemii są one wykorzystywane do stymulowania pewnych reakcji. Cząsteczki "złapane" w pustkach zeolitów tracą swoją mobilność i zaczynają zachowywać się inaczej. Badania te pozwoliły naukowcom odkryć, dlaczego i w jaki sposób klastry srebrowe emitują światło, gdy są zamknięte w klatkach określonego typu zeolitu.

"Napromieniowaliśmy mieszaninę srebrnych klastrów za pomocą promieniowania synchrotronowego w European Synchrotron Radiation Facility w Grenoble" - wyjaśnia badacz Didier Grandjean. "Dobrze, że dostarcza nam wiele informacji na temat struktury i właściwości materiału, jednak ponieważ chcieliśmy spojrzeć na właściwości optyczne, zastosowaliśmy nową metodę, która celowo mierzyła emitowane światło W ten sposób byliśmy pewni, że patrzymy tylko na konkretne cząsteczki odpowiedzialne za światło. Badania dostarczyły przekonujących dowodów, że tylko małe skupiska czterech atomów srebra w postaci czworościanu i otoczone cząsteczkami wody emitują światło.

"Czworobrzan tworzy jednostkę, w której swobodnie poruszają się dwa elektrony, tworząc tak zwany super atom: strukturę złożoną z kilku atomów, ale zachowującą się bardzo jak pojedynczy atom" - mówi profesor Peter Lievens. "Właściwości optyczne klastra są spowodowane przez dwa wolne elektrony, które rozpadają się z wyższego na niższy poziom energii, powodując pewien odcień zielonego światła, zaś poziomy energii są określane przez właściwości chemiczne super atom." Tę nową obserwację można przypisać intensywnej współpracy między naukowcami zajmującymi się chemią i fizyką. "Ponadto nasze obserwacje eksperymentalne są potwierdzone zaawansowanymi obliczeniami teoretycznymi" - mówi Peter Lievens.

Ta nowo odkryta wiedza pozwala badaczom rozpocząć modyfikację właściwości srebrnych klastrów lub znaleźć nowe materiały o pożądanych właściwościach optycznych. Wyniki tej pracy są ważne między innymi dla badania światła i jego zastosowań.

Badanie zostało opublikowane w Science.

menu
menu