Promotie: Beyond the ensemble; Excited-state dynamics unveiled by single-nanoparticle spectroscopy


Promotie S.O.M. Hinterding MSc

Technologie waarbij licht wordt omgezet speelt een belangrijke rol in onze moderne samenleving. Denk bijvoorbeeld aan smartphones, LED-lampen en zonnepanelen. Hoewel dergelijke apparaten al ver ontwikkeld zijn, kan het nog beter: een hogere efficïentie, langere levensduur en een lager gewicht. Quantum dots zijn enorm kleine deeltjes van slechts een paar nanometer en zijn fluorescent: goed in het absorberen van licht en het vervolgens weer uitstralen met een andere kleur. Om deze reden zijn deze nanodeeltjes interessant voor apparatuur waarin licht wordt omgezet.

Quantum dots vertonen gedrag dat wij niet begrijpen. Sommige deeltjes stralen bijvoorbeeld licht uit in een heel breed spectrum (slecht gedefineerde kleur), anderen zijn erg inefficiënt, of doen er erg lang over voordat ze, na licht-absorptie, weer licht uitstralen. Deze eigenschappen zijn ongunstig voor de meeste toepassingen van quantum dots, het zou dus nuttig zijn als we een beter begrip zouden hebben van de onderliggende natuur- en scheikunde.

In de meeste experimenten worden quantum dots gemeten op de “ensemble schaal”, dat wil zeggen: miljarden deeltjes tegelijkertijd. Dit kan nuttige inzichten opleveren, maar veel eigenschappen blijven op deze manier verborgen. Door te kijken naar slechts één deeltje tegelijkertijd, is het mogelijk om deze verborgen eigenschappen te bestuderen.

In dit onderzoek kijken wij verder dan het ensemble, naar slechts één nanodeeltje tegelijkertijd. Op deze manier kunnen wij achterhalen wat er in een quantum dot gebeurt tussen absorptie en vervolgens emissie van licht. Dit heeft nieuwe inzichten opgeleverd, waardoor wij nu beter begrijpen waarom quantum dots soms van kleur veranderen, wisselen tussen heel snel of heel langzaam licht uitstralen en waarom het fluorescentiespectrum soms erg breed is. Deze nieuwe kennis is nuttig voor het gebruik van quantum dots in toekomstige technologieën.

Source: website Utrecht University