当你点燃一个金属纳米粒子时会得到光，通常是另一种颜色，这是事实，但原因还有待讨论。在美国化学学会期刊《纳米快报》上发表的一篇新论文中，莱斯大学化学家斯蒂芬·林克和研究生蔡义宇提出了这样一种观点：是光致发光而不是拉曼散射使金纳米颗粒具有显著的发光特性。研究人员表示，了解纳米粒子如何以及为什么发光对于提高太阳能电池的效率和设计利用光触发或感知生化反应的粒子非常重要。长期以来，科学家们一直在争论一种颜色的光如何使一些纳米粒子发出不同颜色的光。论文的第一作者Cai说：这一争论起源于上世纪70年代的半导体研究，最近扩展到了等离子体结构领域。
博科园-科学科普：拉曼效应就像一个球击中一个物体后弹回去，但在光致发光中，物体吸收光，粒子中的能量四处移动，然后发射出来八年前，林克的研究小组报告了第一份关于单等离子体纳米棒发光的光谱学研究，而这篇新论文正是在这项研究的基础上发表。该研究表明，当热载流子（导电金属中的电子和空穴）受到连续波激光能量的激发，并在它们放松时随着相互作用释放光子而重新结合，就会产生这种发光。通过将特定频率的激光照射到金纳米棒上，研究人员能够感觉到温度，温度只能来自被激发的电子。这是光致发光的一个迹象，因为拉曼理论假设声子，而不是被激发的电子，负责光的发射。
莱斯大学研究人员在一篇新论文中提出，等离子体金属纳米粒子光的来源主要是光致发光，他们的技术可以用于开发太阳能电池和生物传感器。图片：Anneli Joplin/Rice University
林克和Cai说：与斯托克斯辐射相比，反斯托克斯辐射效率是有证据的。当粒子的能量输出大于输入时，就会出现反斯托克斯发射，而当粒子能量输出大于输入时，就会出现反斯托克斯发射。斯托克斯和反斯托克斯的测量结果曾经被认为是与表面增强拉曼散射现象相关的背景效应，结果证明，这些测量结果提供了对研究人员非常重要的有用信息。银、铝和其他金属纳米粒子也是电浆子，Cai希望通过测试来确定它们的斯托克斯和反斯托克斯性质。但首先将研究光致发光是如何随时间衰减。研究小组前进的方向是测量这种辐射的寿命，即在激光器关闭后它能存活多久。
莱斯大学研究人员正在研究等离子体金属纳米粒子发出的光源。在一篇新论文中，他们认为光致发光的优势相对于拉曼散射。左起:蔡奕宇、贝纳兹·奥斯托瓦尔、劳伦斯·陶津。图片：Jeff Fitlow/Rice University
博科园-科学科普｜研究/来自: 莱斯大学
David Ruth,Rice University
参考期刊文献:《纳米快报》
DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b04359
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