Os pesquisadores do KAIST sintetizaram uma coleção de nanopartículas, conhecido como pontos de carbono, capaz de emitir vários comprimentos de onda de luz de uma única partícula. Adicionalmente, a equipe descobriu que a dispersão dos pontos de carbono, ou a distância interpartícula entre cada ponto, influencia as propriedades da luz que os pontos de carbono emitem. A descoberta permitirá aos pesquisadores entender como controlar esses pontos de carbono e criar novos, monitores ambientalmente responsáveis, iluminação, e tecnologia de detecção.

Pesquisa em nanopartículas capazes de emitir luz, como pontos quânticos, tem sido uma área de interesse ativa na última década e meia. Essas partículas, ou fósforos, são nanopartículas feitas de vários materiais que são capazes de emitir luz em comprimentos de onda específicos, aproveitando as propriedades da mecânica quântica dos materiais. Isso fornece novas maneiras de desenvolver soluções de iluminação e exibição, bem como detecção e detecção mais precisas em instrumentos.

Conforme a tecnologia se torna menor e mais sofisticada, o uso de nanopartículas fluorescentes tem visto um aumento dramático em muitas aplicações devido à pureza das cores emitidas pelos pontos, bem como sua sintonia para atender às propriedades ópticas desejadas.

Pontos de carbono, um tipo de nanopartículas fluorescentes, viram um aumento no interesse de pesquisadores como um candidato para substituir os pontos não-carbono, cuja construção requer metais pesados ​​tóxicos para o meio ambiente. Uma vez que eles são compostos principalmente de carbono, a baixa toxicidade é uma qualidade extremamente atraente quando combinada com a sintonia de suas propriedades ópticas inerentes.

Outra característica marcante dos pontos de carbono é sua capacidade de emitir vários comprimentos de onda de luz a partir de uma única nanopartícula. Esta emissão de múltiplos comprimentos de onda pode ser estimulada sob uma única fonte de excitação, permitindo a geração simples e robusta de luz branca a partir de uma única partícula, emitindo vários comprimentos de onda simultaneamente.

Os pontos de carbono também exibem uma fotoluminescência dependente da concentração. Em outras palavras, a distância entre os pontos de carbono individuais afeta a luz que os pontos de carbono subsequentemente emitem sob uma fonte de excitação. Essas propriedades combinadas tornam os pontos de carbono uma fonte única que resultará em detecção e detecção extremamente precisas.

Essa dependência da concentração, Contudo, não foi totalmente compreendido. A fim de utilizar plenamente as capacidades dos pontos de carbono, os mecanismos que governam as propriedades ópticas aparentemente variáveis ​​devem primeiro ser descobertos. Foi teorizado anteriormente que a dependência da concentração de pontos de carbono era devido a um efeito de ligação de hidrogênio.

Agora, uma equipe de pesquisa KAIST, liderado pelo professor Do Hyun Kim, do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular, postulou e demonstrou que a emissividade de cor dupla se deve, em vez disso, às distâncias interpartículas entre cada ponto de carbono. A pesquisa foi publicada na 36ª edição da Físico Química Física Química .

Primeiro autor do artigo, Ph.D. candidato Hyo Jeong Yoo, junto com o professor Kim e o pesquisador Byeong Eun Kwak, examinou como a intensidade da luz relativa das cores vermelha e azul mudou ao variar as distâncias entre as partículas, ou concentração, dos pontos de carbono. Eles descobriram que, conforme a concentração foi ajustada, a luz emitida pelos pontos de carbono se transformaria. Variando a concentração, a equipe foi capaz de controlar a intensidade relativa das cores, bem como emiti-los simultaneamente para gerar uma luz branca de uma única fonte (ver figura).

"A dependência da concentração da fotoluminescência dos pontos de carbono na mudança das origens emissivas para diferentes distâncias interpartículas foi negligenciada em pesquisas anteriores. Com a análise do fenômeno de emissão de dupla cor dos pontos de carbono, acreditamos que este resultado pode fornecer uma nova perspectiva para investigar seu mecanismo de fotoluminescência, "Yoo explicou.

A capacidade recém-analisada de controlar a fotoluminescência de pontos de carbono provavelmente será amplamente utilizada no desenvolvimento contínuo de aplicações e sensores de iluminação de estado sólido.