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Zitieren Sie bitte immer diesen URN: urn:nbn:de:kobv:b43-603551

Brownian Motion Governs the Plasmonic Enhancement of Colloidal Upconverting Nanoparticles

  • Upconverting nanoparticles are essential in modern photonics due to their ability to convert infrared light to visible light. Despite their significance, they exhibit limited brightness, a key drawback that can be addressed by combining them with plasmonic nanoparticles. Plasmon-enhanced upconversion has been widely demonstrated in dry environments, where upconverting nanoparticles are immobilized, but constitutes a challenge in liquid media where Brownian motion competes against immobilization. This study employs optical tweezers for the three-dimensional manipulation of an individual upconverting nanoparticle, enabling the exploration of plasmon-enhanced upconversion luminescence in water. Contrary to expectation, experiments reveal a long-range (micrometer scale) and moderate (20%) enhancement in upconversion luminescence due to the plasmonic resonances of gold nanostructures. Comparison between experiments and numerical simulations evidences the key role of Brownian motion. It isUpconverting nanoparticles are essential in modern photonics due to their ability to convert infrared light to visible light. Despite their significance, they exhibit limited brightness, a key drawback that can be addressed by combining them with plasmonic nanoparticles. Plasmon-enhanced upconversion has been widely demonstrated in dry environments, where upconverting nanoparticles are immobilized, but constitutes a challenge in liquid media where Brownian motion competes against immobilization. This study employs optical tweezers for the three-dimensional manipulation of an individual upconverting nanoparticle, enabling the exploration of plasmon-enhanced upconversion luminescence in water. Contrary to expectation, experiments reveal a long-range (micrometer scale) and moderate (20%) enhancement in upconversion luminescence due to the plasmonic resonances of gold nanostructures. Comparison between experiments and numerical simulations evidences the key role of Brownian motion. It is demonstrated how the three-dimensional Brownian fluctuations of the upconverting nanoparticle lead to an “average effect” that explains the magnitude and spatial extension of luminescence enhancement.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Fengchan ZhangORCiD, Pedro Ramon Almeida OiticicaORCiD, Jaime Abad-ArredondoORCiD, Marylyn Setsuko AraiORCiD, Osvaldo N. OliveiraORCiD, Daniel JaqueORCiD, Antonio I. Fernandez DominguezORCiD, Andrea Simone Stucchi de CamargoORCiD, Patricia Haro-GonzálezORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Nano Letters
Jahr der Erstveröffentlichung:2024
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.6 Glas
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:American Chemical Society (ACS)
Jahrgang/Band:24
Ausgabe/Heft:12
Erste Seite:3785
Letzte Seite:3792
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Brownian motion; Nanoparticles; Optical tweezers; Plasmon enhancement; Upconversion
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Nano
DOI:10.1021/acs.nanolett.4c00379
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-603551
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:24.06.2024
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:24.06.2024
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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