D3 Espectroscopía de Absorción y Emisión

Tópico

La espectroscopía de absorción ultravioleta-visible, UV-Vis, el primero de los dos métodos experimentales que describe este modelo, ilumina esta suspensión de nanopartículas metálicas con luz de distintas longitudes de onda y registra cuánta luz absorbe la muestra en cada una de ellas: es un pico de absorción pronunciado, a una longitud de onda determinada, el que revela la resonancia de plasmón de superficie de estas nanopartículas, la oscilación colectiva de sus electrones de conducción que ya establece otro modelo de este conjunto. Que estas nanopartículas metálicas presenten esta resonancia de plasmón de superficie hace que absorban, en esa misma longitud de onda de resonancia, mucha más luz de la que absorbería el mismo metal en su forma bulk.

La posición exacta, dentro del espectro, de este pico de resonancia de plasmón de superficie no es fija, sino que corre linealmente con el tamaño de estas nanopartículas: cuanto más grande es cada nanopartícula metálica de la muestra, más se desplaza este pico de plasmón hacia longitudes de onda mayores. Que este tamaño de nanopartícula sea mayor hace que esta posición del pico de plasmón se desplace, de manera aproximadamente lineal, hacia una longitud de onda mayor.

La fotoluminiscencia, PL, el segundo método experimental que describe este modelo, ilumina en cambio esta suspensión de nanopartículas semiconductoras con luz de energía suficiente para excitar sus electrones, y registra la luz que esas mismas nanopartículas vuelven a emitir al relajarse: la energía de esa luz emitida revela directamente la energía de banda prohibida de estas nanopartículas, y esta misma fotoluminiscencia verifica, de manera experimental, que esa energía de banda prohibida depende del tamaño de cada nanopartícula tal como ya predice, por confinamiento cuántico, otro modelo de este conjunto. Que estas nanopartículas semiconductoras sean más pequeñas hace que, según ese mismo confinamiento cuántico que esta fotoluminiscencia verifica, la energía de banda prohibida sea mayor, y que la luz emitida por fotoluminiscencia, en consecuencia, tenga también mayor energía.

Por eso este modelo, con la espectroscopía UV-Vis y la fotoluminiscencia con las que se abrió, usa ambas la misma luz visible cuyo límite de resolución, mucho peor que el de la microscopía electrónica que ya describe otro modelo de este conjunto, no le impide sin embargo a este modelo detectar, de manera indirecta pero muy sensible, tanto el tamaño como la estructura electrónica de estas nanopartículas a través de su resonancia de plasmón de superficie y de su energía de banda prohibida. Que esta fotoluminiscencia verifique, de manera experimental, la misma energía de banda prohibida dependiente del tamaño que ya predice el confinamiento cuántico de otro modelo de este conjunto hace que este mismo modelo sea, también, la manera de comprobar si ese confinamiento cuántico sigue intacto, o si ya fue destruido por la coalescencia térmica que describe un modelo distinto de este conjunto.

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