

硅酸盐玻璃是一种常用的玻璃,在大多数家庭中都能找到,比如在饮水杯或窗玻璃上。在硅酸盐玻璃中集成金纳米颗粒(NPs)已经在艺术和装饰中应用了几个世纪。这些NPs通过现在众所周知的局部表面等离子体共振现象影响硅酸盐玻璃与光的相互作用方式。
这种独特的光调制行为开辟了从彩色玻璃到特殊光学元件的应用。在金纳米粒子中独特调制光的能力激发了科学界在其他玻璃类型中利用这些纳米粒子来产生新的光学功能。
在研究的许多玻璃类型中,碲酸盐玻璃因其具有独特的性能组合而受到特别关注。碲酸盐玻璃易于制造,耐用,声子能量低,具有宽透射窗口,发光稀土离子的溶解度高,使这些离子能够在可见光到红外光的宽光谱范围内发出明亮的光。
这些是光学、激光和电信技术(如光纤、激光系统和传感技术)的重要特征。为了达到理想的光调制性能,必须仔细控制金纳米粒子的大小、形状、分布和数量。然而,通常用于精确形成金NPs硅酸盐玻璃的技术,即所谓的冲击技术,已被证明不足以实现碲酸盐玻璃中金NPs的精确控制。
在《光:科学与应用》杂志上发表的一篇论文中,澳大利亚阿德莱德大学物理、化学和地球科学学院光子学与高级传感研究所的Heike ebenendorff - heidepriem教授和魏云乐博士,以及英国赫尔大学工程学院的赵江波博士和德国的同事们,开发了一种在碲化物玻璃中形成金纳米粒子的新方法。
该团队通过识别在碲酸盐玻璃中产生金NP的传统打孔技术的挑战,并通过在碲酸盐玻璃中偶然发现金NP形成,设计了新方法。
基于这一知识的进步和偶然的发现,该团队为打击技术的两个步骤开发了全新的方法:(i)控制冷坩埚腐蚀技术,将金离子结合到玻璃中;(ii)玻璃粉末再加热技术,将金离子转化为金NPs。
这项新技术的共同发明人、Heike ebenendorff - heidepriem教授团队的博士后研究员魏云乐博士说:“这是一个将偶然发现转化为具有潜在现实影响的创新技术的完美例子,这要归功于合作者之间的伟大团队合作。”
精确控制碲酸盐玻璃中金NP形成的创新为碲酸盐玻璃等离子体特性的设计和控制提供了指导,为未来令人兴奋的光子学研究和应用提供了指导。