Nanoparticules d'or à réglage fin dans du verre tellurite pour une photonique unique

Le verre silicaté est un verre couramment utilisé dans la plupart des foyers, par exemple dans les verres à boire ou les vitres. L’intégration de nanoparticules d’or (NP) dans le verre silicaté est utilisée dans l’art et la décoration depuis des siècles. Ces NP ont un impact sur la façon dont le verre silicaté interagit avec la lumière à travers le phénomène désormais bien connu appelé résonance plasmonique de surface localisée.

Ce comportement unique de modulation de la lumière a ouvert des applications allant du verre coloré aux composants optiques spéciaux. La capacité de moduler de manière unique la lumière dans les NP d'or a inspiré la communauté scientifique à utiliser ces NP dans d'autres types de verre pour générer de nouvelles fonctionnalités optiques.

Parmi les nombreux types de verre étudiés, le verre tellurite présente un intérêt particulier car il présente une combinaison unique de propriétés. Le verre tellurite est assez facile à fabriquer, est durable, a une faible énergie de phonons, possède une large fenêtre de transmission et présente une solubilité élevée des ions de terres rares luminescents, permettant à ces ions d'émettre une lumière vive sur une large gamme spectrale allant du visible à la lumière infrarouge.

Il s'agit de fonctionnalités importantes pour l'optique, les lasers et les technologies de télécommunications telles que la fibre optique, les systèmes laser et les technologies de détection. Pour obtenir le comportement de modulation de la lumière souhaité, la taille, la forme, la distribution et la quantité des NP d'or doivent être soigneusement contrôlées. Cependant, la technique couramment utilisée pour former avec précision le verre de silicate de NP d'or, appelée technique de frappe, s'est révélée insuffisante pour obtenir un contrôle précis des NP d'or dans le verre de tellurite.

Dans un article publié dans Lumière : science et applicationsune équipe de scientifiques comprenant le professeur Heike Ebendorff-Heidepriem et le Dr Yunle Wei de l'Institut de photonique et de détection avancée (IPAS), École de physique, chimie et sciences de la Terre, Université d'Adélaïde, Australie, ainsi que le Dr Jiangbo Zhao, de l'École d'ingénierie de l'Université de Hull, au Royaume-Uni, et ses collègues en Allemagne ont développé une nouvelle approche pour former des NP d'or dans des verres de tellurite.

L’équipe a conçu la nouvelle approche en identifiant les défis de la technique de frappe traditionnelle pour créer des NP d’or dans le verre tellurite et grâce à une découverte fortuite de la formation de NP d’or dans le verre tellurite.

Sur la base de ces avancées dans les connaissances et de ces découvertes fortuites, l'équipe a développé des méthodes complètement nouvelles pour les deux étapes de la technique de frappe : (i) une technique de corrosion contrôlée en creuset froid pour incorporer des ions d'or dans le verre, et (ii) une technique de réchauffage de la poudre de verre. pour transformer les ions d'or en NP d'or.

Le Dr Yunle Wei, co-inventeur de la nouvelle technologie et chercheur postdoctoral au sein de l'équipe du professeur Heike Ebendorff-Heidepriem, déclare : « Il s'agit d'un exemple parfait de transformation d'une découverte fortuite en une technologie innovante ayant un potentiel d'impact réel, grâce à un grand travail d'équipe entre collaborateurs.

L’innovation du contrôle précis de la formation de NP d’or dans le verre tellurite fournit des conseils pour la conception et la manipulation des propriétés plasmoniques du verre tellurite pour des recherches et des applications photoniques passionnantes à l’avenir.