Pozos cuánticos de óxido de tungsteno plasmónico ultrafinos con densidades de portador libre controlables

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• Las resonancias plasmónicas de superficie localizadas (LSPR) en nanoestructuras son sintonizables a través de la morfología, el entorno dieléctrico y la concentración del portador.
• Los nanomateriales bidimensionales (2D) ofrecen propiedades únicas debido a su gran área de superficie y efectos de confinamiento cuántico.

Objetivo del estudio:

• Informar sobre la síntesis coloidal de nanoplaquetas 2D WO3-x (NPL) con LSPR ajustable y alta densidad de electrones libres.
• Investigar la relación entre la morfología NPL, las vacantes de oxígeno y las propiedades plasmónicas.

Principales métodos:

• Síntesis coloidal de 2D WO3-x NPL con espesor y composición controlados.
• Caracterización de las propiedades LSPR y la densidad de electrones libres (Ne).
• Comparación de la composición inferida por LSPR con el análisis de difracción de rayos X.

Principales resultados:

• Los NPL de WO3-x 2D sintetizados de ~ 1 nm de espesor (x ≈ 0.55-1.03) muestran LSPR sintonizable en el infrarrojo cercano.
• Se logra una densidad de electrones libres excepcionalmente alta (Ne) de hasta 4,13 × 10^22 cm^-3, comparable a los metales plasmónicos.
• Se ha demostrado que la relación de aspecto NPL influye significativamente en la concentración de vacío de oxígeno y en el Ne.

Conclusiones:

• Los NPL de WO3-x ultrafinos poseen propiedades cuasi-metálicas debido al alto Ne, lo que los hace prometedores para la conversión de energía impulsada por plasmones.
• El enfoque de síntesis permite ajustar LSPR y Ne, ofreciendo una alternativa a las nanoestructuras de metales nobles.
• Estas nanoestructuras basadas en óxidos son adecuadas para nanodispositivos fotocrómicos y aplicaciones energéticas.