D3 Spectroscopie d'absorption et d'émission

Topique

La spectroscopie d'absorption ultraviolet-visible (UV-Vis), première des deux méthodes expérimentales décrites par ce modèle, consiste à illuminer cette suspension de nanoparticules métalliques avec de la lumière de différentes longueurs d'onde et à enregistrer la quantité de lumière absorbée par l'échantillon à chaque longueur d'onde. Un pic d'absorption prononcé à une longueur d'onde spécifique révèle la résonance plasmonique de surface de ces nanoparticules – l'oscillation collective de leurs électrons de conduction, comme décrit par un autre modèle de cet assemblage. Le fait que ces nanoparticules métalliques présentent cette résonance plasmonique de surface leur permet d'absorber, à cette même longueur d'onde de résonance, beaucoup plus de lumière que le même métal n'en absorberait à l'état massif.

La position exacte de ce pic de résonance plasmonique de surface dans le spectre n'est pas fixe, mais varie linéairement avec la taille des nanoparticules : plus chaque nanoparticule métallique de l'échantillon est grande, plus ce pic plasmonique se déplace vers les grandes longueurs d'onde. La taille plus importante de cette nanoparticule entraîne donc un déplacement quasi linéaire de la position du pic plasmonique vers les grandes longueurs d'onde. La photoluminescence (PL), seconde méthode expérimentale décrite par ce modèle, consiste à illuminer une suspension de nanoparticules semi-conductrices avec une lumière d'énergie suffisante pour exciter leurs électrons et à enregistrer la lumière que ces mêmes nanoparticules réémettent après relaxation. L'énergie de cette lumière émise révèle directement l'énergie de la bande interdite de ces nanoparticules. Cette même photoluminescence vérifie expérimentalement que cette énergie dépend de la taille de chaque nanoparticule, comme le prédit un autre modèle de cet ensemble par confinement quantique. Plus la taille de ces nanoparticules semi-conductrices est petite, plus l'énergie de la bande interdite est élevée, conformément au confinement quantique vérifié par photoluminescence. Par conséquent, la lumière émise par photoluminescence possède également une énergie plus élevée.

Ainsi, ce modèle, avec ses techniques initiales de spectroscopie UV-Vis et de photoluminescence, utilise la même lumière visible. Bien que sa résolution soit nettement inférieure à celle de la microscopie électronique, décrite par un autre modèle de cet ensemble, ce modèle permet néanmoins de détecter, indirectement mais avec une grande sensibilité, la taille et la structure électronique de ces nanoparticules grâce à leur résonance plasmonique de surface et à l'énergie de leur bande interdite. Le fait que cette photoluminescence vérifie expérimentalement la même énergie de bande interdite dépendant de la taille que celle prédite par le confinement quantique d'un autre modèle de cet ensemble signifie que ce même modèle peut également servir à déterminer si ce confinement quantique est préservé ou s'il a été détruit par la coalescence thermique décrite par un autre modèle de cet ensemble.

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