物理化学研究所Matthias Karg教授的“Colloids and Nanooptics”小组提出了一种简单而精确的技术来开发高度有序的颗粒层。该小组正在使用具有水凝胶状结构的微小，柔软且可变形的球形聚合物珠粒。
水凝胶是水溶胀的三维网络。例如，我们熟悉这些结构，作为婴儿尿布中的超吸收剂，能够吸收大量液体。
在这些水凝胶珠子中，只有几纳米的微小金或银颗粒，Karg的团队在HHU中使用金属盐在还原过程中合成。 “我们可以非常精确地调整金颗粒的大小，因为水凝胶壳可渗透溶解的金属盐，从而允许金核连续过度生长。”这些核 - 壳颗粒的结构可以与樱桃的结构大致比较，其中硬核被软浆包围。然而，来自实验室的颗粒大约小十万倍。
然后，位于杜塞尔多夫的研究人员可以使用这些水凝胶珠的稀释溶液来生产薄单层。他们将珠子应用于水面，其中高度有序且色彩缤纷的闪光层自组装。它们将该层从水表面转移到玻璃基板上。这种转移使整个玻璃基板闪烁。
用电子显微镜观察该层显示出规则的六角形有序粒子阵列。 “这些是它们壳中的金颗粒，”博士生Kirsten Volk解释说，“我们发现它们排列在一个高度有序的层中。”确定层的颜色的是金颗粒：它们反射具有特定波长的可见光，这些波长会干扰并因此产生不同角度的不同颜色的印象。
“这些薄层对于光电子学非常有意义 - 即使用光传输和处理数据。也可以使用它们来构建小型激光器，”Karg教授解释说。这些纳米激光器的尺寸仅为纳米，因此构成了纳米光子学领域的关键技术。
在最近发表在ACS应用材料与接口杂志上的一项研究中，杜塞尔多夫的研究人员已经克服了这种纳米激光器的主要障碍。他们成功地通过入射光在金颗粒中产生了集体共振。这意味着金颗粒不会单独激发;相反，所有激发的粒子都在共振。这种集体共振是构建激光器的基本先决条件。发表的研究结果的特殊方面是，不仅可以非常容易地和大规模地创建颗粒层，它们也特别薄。
对于光电应用和纳米激光器，谐振模式必须在薄层中进一步放大。 Karg教授：“接下来我们将尝试通过掺杂发射器来进一步放大共振。从长远来看，这也可以让我们实现电动纳米激光器。”
——文章发布于2019年5月20日
