A Figura mostra a imagem de microscopia de fluorescência de um floco WS2 de formato triangular. A inserção mostra a imagem de microscopia óptica do monofoco. (a) Quando animado, o floco de forma triangular brilha e exibe um padrão fluorescente vermelho cativante na forma de uma faixa concêntrica escura e brilhante. O padrão fluorescente concêntrico é o resultado de uma variação delicada na composição química dentro da monocamada WS2. (b) Após a decoração de nanopartículas de ouro, a intensidade fluorescente do WS2 é significativamente aumentada e, de forma interessante, algumas regiões escuras anteriores tornam-se ativas para fluorescência. Crédito:Materiais Óticos Avançados, 2017
Os físicos do NUS descobriram que as nanopartículas de ouro podem aumentar as emissões de luz de flocos de dissulfeto de tungstênio (WS2) e revelar mudanças mínimas na composição do material.
Os dichalcogenetos de metais de transição (TMDs) bidimensionais (2-D) apresentam grande potencial como sensores e dispositivos optoeletrônicos, pois são capazes de exibir fortes sinais ópticos (fluorescentes). Dissulfeto de tungstênio (WS2), um tipo de TMD, tem fortes propriedades ópticas que são sensíveis à sua composição química e estrutural. Métodos para funcionalizar suas propriedades fluorescentes são de interesse porque se a ação de detecção resultar em uma mudança de cor no material, fica mais fácil para o usuário detectá-lo. Esta fluorescência é devida à recombinação de pares elétron-buraco nos TMDs 2-D, que também tem uma resposta elétrica associada que pode ser usada para possíveis aplicações optoeletrônicas.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof SOW Chorng Haur, do Departamento de Física, A NUS descobriu que a adição de nanopartículas de ouro (Au NPs) ao WS2 fortalece as emissões de fluorescência dele, com a maior intensidade de luz dominada por excitons. Os Au NPs também se comportam como nano-exploradores, exibindo preferencial, decoração com seleção de local que mapeia padrões fluorescentes interessantes dentro das monocamadas WS2! Esses padrões são totalmente inesperados, pois os pesquisadores inicialmente pensaram que os Au NPs se espalhariam de maneira aleatória pelo material.
O professor Sow disse:"Monocamadas WS2 originais exibem uma infinidade de emissões de vários excitons. Quando NPs Au são adicionados, o campo elétrico da luz pode se acoplar aos elétrons de superfície nas nanopartículas. A molécula WS2 se beneficia dessa interação aprimorada para produzir uma fluorescência mais brilhante. "
Prof Sow acrescentou, "Mais notavelmente, os Au NPs transformam o sinal fluorescente de WS2, que tem vários picos e componentes, em um que tem um pico bem definido. Os picos adicionais podem ser atribuídos a trions negativos, que são excitons fortemente associados a um elétron. Com sua forte afinidade por elétrons, o Au NPs decorado no monofloco WS2 tipo n poderia efetivamente esgotar a densidade de elétrons no monofloco WS2 e suprimir a formação de tríons. Isso pode ser útil para aplicações que requerem luz com um perfil de comprimento de onda estreito. "
