纳米吊桥开放路径彩色显示器

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纳米吊桥开放路径彩色显示器

稻开发第一种方法为用金属纳米颗粒的可逆的颜色变化

休斯敦 - (2015年12月4日)。 - 用于构建金属纳米粒子之间的“吊桥”可以允许电子产品制造商生成使用光散射纳米颗粒是类似于金材料中世纪工匠用于创建红全色显示器的新方法彩色玻璃。

Plasmonic bridge animation

此动画示出了被散射由于当没有金属桥存在发生电浆移光的显着不同的颜色(左),并且当它们是(右)。信用:小时。张/莱斯大学

“那岂不是有趣的,如果我们可以创建彩色玻璃窗,在一个开关翻转改变颜色?”克里斯蒂说兰德斯,在太阳城网站网址化学副教授,在首席研究员 新的研究 这个星期出现在开放获取期刊的吊桥方法 科学的进步.

兰德斯和其他专家在莱斯大学的斯莫利卷曲研究所的研究可以使工程师能够使用标准的电气开关技术来构建彩色显示器从对纳米颗粒散落不同颜色的光的。

几个世纪以来,彩绘玻璃制造商已经利用微小的金纳米粒子的光散射特性来产生玻璃具有丰富的红色调。类似类型的材料会越来越多地发现在现代电子用作制造商合作,以更小,更快,更节能,在光学频率工作的组件。

克里斯蒂兰德斯和乍得拜尔斯

克里斯蒂兰德斯和乍得拜尔斯

虽然金属纳米粒子散射光线明亮,研究人员已经发现很难哄他们产生显着不同的颜色,兰德斯说。

太阳城网站网址用于彩色切换新吊桥方法结合了吸收光能并将其转换成等离子体,跨越一个粒子的表面流动像流体的电子波的金属纳米颗粒。各等离子体散射和吸收光的特征频率,甚至微小的变化在波浪状的等离子体激元移位该频率的晃荡。在等离子体激元频率的变化越大,颜色之间的差别观察到的。

“工程师希望使一个显示从光学活性的纳米颗粒需要能够切换颜色,”朗德说。 “这种类型的开关已被证明非常难以实现的纳米粒子。人在颗粒组件使用各种等离子耦合方案来实现一定的成功。我们已经表示,虽然是耦合机制本身,它可以被用来产生巨大的改变颜色迅速且可逆的变化“。

TEM image of gold nanparticle dimer

这个电子显微镜图像示出了镀银的金纳米颗粒的二聚体。银层连接的颗粒。信用:天。 swearer /莱斯大学

以证明方法,朗德和研究主要作者碎屑Byers执行研究生在她的实验室,锚定对金纳米粒子的覆盖有氧化铟锡(ITO),这是在许多智能电话屏幕中使用的相同的导体的玻璃表面。通过在填充有海水电解质和银电极的腔室密封所述颗粒,Byers的和朗德能形式与完整的电路的装置。然后他们发现,他们可以施加一个小电压施加到ITO到电镀银到金颗粒的表面上。在这一过程中,颗粒首先用的氯化银的薄层。通过后来施加负电压,研究人员引起的导电性的银“吊桥”来的形式。反向电压造成撤回的桥梁。

“这些化学桥伟大的事情是,我们可以创建并简单地通过应用或逆转电压消除它们,”兰德斯说。 “这是尚未证明以产生用于从光活化的纳米粒子内置设备戏剧性的,可逆的颜色变化的第一方法”。

拜尔斯说,他的研究金二聚体的电浆行为始于两年前。

“我们追求的想法,我们可以简单地通过改变电荷密度使单个粒子的光学性能显著的变化,”他说。 “理论预言的颜色可以只通过添加或移除电子的改变,我们想看看,如果我们能做到这一点可逆,只需通过打开或关闭的电压。”

Plasmonic bridge animation

此动画示出了被散射由于当金属桥存在(底部),并且当它们不(顶部)中发生的等离激元偏移光的绿色和橙色色调。信用:C。拜尔斯/莱斯大学

实验工作。观察到色移和可逆的,但在颜色变化为分钟。

“它不会让任何人感到兴奋任何形式的切换显示的应用程序,”兰德斯说。

但她和Byers也注意到,他们的结果与理论预测不同。

朗德说,这是因为预测是基于使用由如钯的金属是不发生氧化的惰性电极。但白银是不是惰性。它与空气中或水中的氧气容易反应,形成难看的氧化银的涂层。此氧化层也可以由氯化银形成,且所述朗德这是当在Byers的第一实验中使用的银反电极什么发生。

“这是这是摆脱我们的研究结果不完美,但不是跑远离它,我们决定用它来我们的优势。”兰德斯说。

大米等离子体先驱和研究的共同作者内奥米·哈拉斯,在斯莫利卷曲研究所所长说,新的研究显示组件如何电浆可用于生产电子可切换彩色显示器。

Eight Rice University nanotechnology researchers

水稻研究人员(左起顺时针方向)大荒,斯蒂芬链接,克里斯蒂兰德斯,安内HOGGARD,挥掌,魏顺昌,乍得拜尔斯和Ben hoener是开发了第一个制造方法从戏剧性的,可逆的颜色变化的团队的一部分光活化的纳米粒子。照片由杰夫fitlow /莱斯大学

“金纳米颗粒是用于显示目的特别有吸引力的,说:” Halas的,太阳城网站网址斯坦利℃。电气和计算机工程和化学,生物,物理和天文学教授和材料科学和纳米工程学的莫尔教授。 “这取决于它们的形状,它们可以产生多种特定的颜色。他们也非常稳定,即使金很昂贵,很少需要产生极其明亮的颜色。”

在设计,测试和二聚体,兰德斯和Byers分析后续实验饭等离子体专家的智囊团,其中包括哈拉斯,物理学家和工程师彼得nordlander,化学家斯蒂芬环节,材料学家埃米莉RINGE和他们的学生,以及从事作为澳大利亚墨尔本大学的保罗mulvaney。

一起,该球队证实了组合物和二聚体的间距和显示金属吊桥如何能够用于诱导基于电压的输入大的色移。

nordlander和张辉,该组中的两位理论家,检查设备的“电浆子耦合”的互动舞蹈是等离子体从事当他们在密切接触。例如,等离激元二聚体已知作为光活化的电容器,和以前的研究已经表明,与纳米线桥连接的二聚体导致被称为共振的一个新的状态“电荷转移等离子体”,这有它自己的不同的光学签名。

Dayne Swearer and Emilie Ringe

戴恩swearer和埃米莉RINGE使用太阳城网站网址显微镜设备,现在包括分析了吊桥的实验材料巨头THEMIS,全美最强大的电子显微镜之一。杰夫fitlow /莱斯大学的照片。

“的间隙的电化学桥接使两个等离激元的耦合机制,一个电容和其它导电之间的完全可逆的过渡,” nordlander说。 “这些制度之间的换档是从所述电荷转移等离子体激元的动态演化明显。”

哈拉斯所述的方法提供等离子体激元研究者用于精确控制二聚体和其他多粒子等离激元的配置之间的间隙的宝贵工具。

“在应用意义,间隙控制对于像开关和调节活性电浆设备的发展具有重要意义,但它也是谁正在开展量子等离子体的新兴领域好奇心驱动的研究基础科学家的重要工具。”

从大米额外研究的共同作者包括戴恩swearer,穆斯塔法yorulmaz,本杰明hoener,大荒,安内HOGGARD和伟顺昌。

这项研究是由美国国家科学基金会,韦尔奇基金会,美国化学学会,科研和斯莫利卷曲研究所的空军办公室的支持。

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高分辨率图像是可供下载:

//www.ilclawfirm.com/files/2015/12/1204-rev-charge2.gif
字幕:此动画示出了被散射由于当没有金属桥存在(左),并且当它们是(右)中发生的等离激元移位的光的显着不同的颜色。
信用:小时。张/莱斯大学

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标题:水稻研究人员(左起顺时针方向)大荒,斯蒂芬链接,克里斯蒂兰德斯,安内HOGGARD,挥掌,魏顺昌,乍得拜尔斯和Ben hoener是开发了第一个制造方法戏剧性的,可逆的颜色团队的一员从光活化的纳米粒子变化。
信用:杰夫fitlow /莱斯大学

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标题:这电子显微镜图像示出了镀银的金纳米颗粒的二聚体。银层连接的颗粒。
信用:天。 swearer /莱斯大学

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标题:克里斯蒂兰德斯和乍得拜尔斯
信用:杰夫fitlow /莱斯大学

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字幕:此动画示出了被散射由于当金属桥存在(底部),并且当它们不(顶部)中发生的等离激元偏移光的绿色和橙色色调。
信用:C。拜尔斯/莱斯大学

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标题:戴恩swearer和埃米莉RINGE使用太阳城网站网址显微镜设备,现在包括分析了吊桥的实验材料巨头THEMIS,全美最强大的电子显微镜之一。
信用:杰夫fitlow /莱斯大学

科学的进步纸的DOI是:
10.1126 / sciadv.1500988

论文的副本,请访问:
//advances.sciencemag.org/content/1/11/e1500988

从大米相关的光子的研究:

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//www.ilclawfirm.com/2015/06/10/rice-researchers-make-ultrasensitive-conductivity-measurements-2/

“鱿鱼皮”超材料项目收益逼真的显示效果 - 七重峰15,2014
//www.ilclawfirm.com/2014/09/15/squid-skin-metamaterials-project-yields-vivid-color-display/

太阳城网站网址实验室使用CMOS兼容铝片上颜色检测 - 八月25 2014
//www.ilclawfirm.com/2014/08/25/biomimetic-photodetector-sees-in-color-2/

米饭推出用于定制光学处理器方法 - 5月21日,2013
//www.ilclawfirm.com/2013/05/21/rice-unveils-method-for-tailoring-optical-processors/

大米使用光来远程触发的生化反应 - (分解)。 13,2012
//www.ilclawfirm.com/2012/12/13/rice-uses-light-to-remotely-trigger-biochemical-reactions/

大米推出超高效太阳能能源技术 - 十一月19,2012
//www.ilclawfirm.com/2012/11/19/rice-unveils-super-efficient-solar-energy-technology/

Located on a 300-acre forested campus in Houston, Rice University is consistently ranked among the nation’s top 20 universities by U.S. News & World Report. Rice has highly respected schools of Architecture, Business, Continuing Studies, 工程, Humanities, Music, 自然科学 and Social Sciences and is home to the Baker Institute for Public Policy. With 3,910 undergraduates and 2,809 graduate students, Rice’s undergraduate student-to-faculty ratio is 6-to-1. Its residential college system builds close-knit communities and lifelong friendships, just one reason why Rice is ranked No. 1 for best quality of life and for lots of race/class interaction by the Princeton Review. Rice is also rated as a best value among private universities by Kiplinger’s Personal Finance. To read “What they’re saying about Rice,” go to //tinyurl.com/aboutriceuniversity.

关于玉博伊德

玉博伊德是科学编辑和公共事务的莱斯大学的办公室新闻和媒体关系的副主任。