Kristallklar: Tausendfache Fluoreszenzverstärkung in einem All-Polymer-Dünnfilm: Forscher berichten von einem Durchbruch aufgrund einer neuartigen und mehrschichtigen kolloidalen photonischen Kristallstruktur | 2020

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Anonim

Ein Forscherteam unter der Leitung von Dr. Qin Li vom Griffith-Zentrum für Mikro- und Nanotechnologie in Queensland berichtet von einer beispiellosen Fluoreszenzverstärkung aufgrund einer neuartigen und mehrschichtigen kolloidalen photonischen Kristallstruktur (CPhC).

Laut Dr. Li stellten die Forscher fest, dass eine dreischichtige CPhC-Doppelheterostruktur - mit einem Stoppband aus oberer und unterer Schicht, das die Anregungswellenlänge überlappt, einer mittleren CPhC-Schicht in Resonanz mit der Emissionswellenlänge und einer Dicke, die eine konstruktive Mehrstrahlinterferenz unterstützt für Anregungslicht - führte zu einer tausendfachen Fluoreszenzverstärkung in einer Vollpolymerstruktur im Vergleich zu jener, die mit der gleichen Menge an Farbstoffen auf Glassubstrat erzielt wurde.

"Darüber hinaus haben wir festgestellt, dass die Steigerung der Fluoreszenzintensität aufgrund der doppelten Heterostruktur fast das Sechsfache von monolithischen CPhCs beträgt", sagt Dr. Li.

"Noch faszinierender ist, dass die Emissionslebensdauer um das Vierfache verkürzt wurde", sagt Dr. Li.

Die Ergebnisse sind das Ergebnis einer zweijährigen Forschungsarbeit, an der Teams aus Australien und China beteiligt waren, darunter weltweit führende Wissenschaftler in den Bereichen Nanochemie und Optik.

Ihre Arbeit Anomalous Fluorescence Enhancement from Double Heterostructure 3D Colloidal Photonic Crystals - Eine multifunktionale fluoreszenzbasierte Sensorplattform wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Berichte .

Das Forschungspapier demonstriert nicht nur das Potenzial für eine hochwirksame Leistung bei der hochempfindlichen Erfassung - mit zahlreichen Funktionen, darunter Signalverbesserung, einfache Immobilisierung und Schutz für Sensormittel -, sondern zeigt auch signifikante Verbesserungen bei der Energieeffizienz und Flexibilität von Beleuchtungsgeräten auf .

"Durch die Verwendung unserer CPhCs mit doppelter Heterostruktur können wir die Energieeffizienz und Flexibilität von LEDs bei der Farbabstimmung und Farbmischung deutlich steigern", sagt Dr. Li.

Sie fügt hinzu, dass bei fluoreszenzbasierten Sensortechnologien die Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses von größter Bedeutung für die Verbesserung der Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit ist.

Die enorme Fluoreszenzverstärkung durch doppelte Heterostruktur-CPhC wird einen deutlichen Schub geben, um die Grenze zu überschreiten.

Die Entdeckung von Griffith hat auch praktische und wirtschaftliche Vorteile.

"Kolloidale photonische Kristalle können bequem in Massenproduktion zu Arraysystemen verarbeitet werden, beispielsweise durch ein Tintenstrahldruckverfahren oder durch einen Pintool-Plotter", sagt Dr. Li.

"Sowohl Materialien als auch Herstellungsverfahren sind kostengünstig und skalierbar."