研究单个量子点中超快事件的新技术

时间:2019-12-10 19:40 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

  

研究单个量子点中超快事件的新技术

 

  受到刺激后,两个光子从量子点出现,给出有关量子点(QD)中激发电荷动力学的详细信息。

  单个纳米晶体的超快激发发射显微镜

  多年来,研究纳米级和飞秒级单个粒子动力学的能力仍然是一个无法实现的梦想。直到二十一世纪初,纳米技术和毫微微科学逐渐融合在一起,并首次实现了单个量子点(QD)和分子的超快速显微镜。超快速显微镜研究完全依赖于使用发光技术检测纳米颗粒或单个分子,这需要有效的发射器才能发挥作用。但是,这样的技术导致样品降解,并且几乎不产生关于激发态下系统动力学的信息。仅在最近几年,寻找替代兼容技术以研究纳米物体中快速过程的努力才受到关注。

  现在,研究人员ICFO卢卡斯皮亚考斯基,尼科洛Accanto,加埃唐Calbris,索蒂里奥斯赫里斯托祖,在ICFO NIEK F.面包车许尔斯特通过ICREA教授领导,与伊万Moreels(比利时根特大学)合作,已经出版了研究科学题为“超快单纳米晶体的激发发射显微镜”,他们报告了一种研究单个非荧光纳米物体中超快事件的技术。

  在他们的研究中,他们采用了单个量子点,而不是等待量子点通过光致发光自发发光,该团队使用了复杂的激光脉冲组合将单个量子点提升为激发态,然后将其压低并回到基态首先:对单个QD成像,其次:辨别整个光周期内激发电荷的演化。

  卢卡斯·皮亚特科夫斯基(Lukasz Piatkowski)博士解释了为什么他们使用激光脉冲对来有效地对量子点的动力学成像:“这就像把球扔到树上;扔得越高,状态就越兴奋。系统的第一个激光脉冲(光子)将第一个球(QD中的电荷)扔到树上。如果使用光致发光技术,就好像您站在树下,而看不到树顶或树冠内部发生了什么。因此,您将不知道球是否开始在分支上弹起,何时,如何下降以及如何开始下降,是否在途中脚,是否被中间分支卡住等。为了了解第一个球的状况,您需要找到另一种技术,使您可以观察树梢。我们使用的技术使我们可以将第二个球扔到树顶(第二个激光脉冲与QD相互作用)以使第一个球下降。在第一个球之后或早或晚地将第二个球扔到更高或更低,更强或更弱,或者更早或更晚,我们可以获得有关第一个球和树的结构的信息(这些球掉了多长时间,在哪里,如何等等)。 )”。

  在他们的实验中,第一个激光脉冲使单个QD进入激发状态。然后,每隔几百飞秒,他们就会向QD发射第二个激光脉冲,以将电荷降低到基态,从而诱导重组和多余光子的发射。因此,对于他们发射到系统中的每个探测光子,他们都会返回两个孪生光子。这些额外的光子使作者不仅可以对量子点成像,还可以精确跟踪量子点中激发电荷的演化,揭示了多少电荷进行了自发重组,受激重组和激发态吸收。

  在纳米技术,光子学和光伏技术中,能够追踪纳米级激发的电荷至关重要。研究结果证明,超快激发发射显微镜可用于研究单个发色粒子中的超快过程,而通过荧光/光致发光技术无法检测到这些发色粒子。换句话说,这种研究允许成像和研究纳米粒子和结构的动力学,而无需外部荧光标记。

  正如ICFO Niek van Hulst的ICREA教授所说:“预计未来超快纳米结构成像技术领域将取得重大进展。使用这种方法对量子点的首次检测非常出色。我们现在的目标是将其扩展到分子和生物分子复合物,特别是光合复合物。我们目前正在研究3和4脉冲方案,以将单个系统的受激发射和发光检测与2D光谱学结合起来。

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