D3 Espectroscopia de Absorção e Emissão

Tópico

A espectroscopia de absorção ultravioleta-visível (UV-Vis), o primeiro dos dois métodos experimentais descritos por este modelo, ilumina esta suspensão de nanopartículas metálicas com luz de diferentes comprimentos de onda e registra quanta luz a amostra absorve em cada comprimento de onda. Um pico de absorção pronunciado em um comprimento de onda específico revela a ressonância de plasmon de superfície dessas nanopartículas — a oscilação coletiva de seus elétrons de condução, conforme descrito por outro modelo deste conjunto. O fato de essas nanopartículas metálicas exibirem essa ressonância de plasmon de superfície faz com que elas absorvam, nesse mesmo comprimento de onda de ressonância, muito mais luz do que o mesmo metal absorveria em sua forma maciça.

A posição exata desse pico de ressonância de plasmon de superfície dentro do espectro não é fixa, mas varia linearmente com o tamanho dessas nanopartículas: quanto maior cada nanopartícula metálica na amostra, mais esse pico de plasmon se desloca para comprimentos de onda maiores. O maior tamanho dessa nanopartícula faz com que a posição do pico de plasmon se desloque, aproximadamente linearmente, para um comprimento de onda maior.

A fotoluminescência (PL), o segundo método experimental descrito por este modelo, ilumina essa suspensão de nanopartículas semicondutoras com luz de energia suficiente para excitar seus elétrons e registra a luz que essas mesmas nanopartículas reemitem após o relaxamento. A energia dessa luz emitida revela diretamente a energia do gap de banda dessas nanopartículas, e essa mesma fotoluminescência verifica experimentalmente que essa energia do gap de banda depende do tamanho de cada nanopartícula, conforme previsto por outro modelo desse conjunto por meio do confinamento quântico. O menor tamanho dessas nanopartículas semicondutoras significa que, de acordo com o mesmo confinamento quântico verificado pela fotoluminescência, a energia do gap de banda é maior e, consequentemente, a luz emitida pela fotoluminescência também possui maior energia.

Portanto, este modelo, com suas técnicas iniciais de espectroscopia UV-Vis e fotoluminescência, utiliza a mesma luz visível. Embora seu limite de resolução seja muito pior do que o da microscopia eletrônica, que descreve outro modelo dentro deste conjunto, este modelo pode, ainda assim, detectar, indiretamente, mas com grande sensibilidade, tanto o tamanho quanto a estrutura eletrônica dessas nanopartículas por meio de sua ressonância de plasmon de superfície e energia de banda proibida. O fato de essa fotoluminescência verificar experimentalmente a mesma energia de banda proibida dependente do tamanho prevista pelo confinamento quântico de outro modelo dentro deste conjunto significa que este mesmo modelo também pode ser usado para determinar se esse confinamento quântico permanece intacto ou foi destruído pela coalescência térmica descrita por um modelo diferente dentro deste conjunto.

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