Lanthanid-dotierte Nanopartikel versprechen hohe Lebensdauern und Quantenausbeuten. Diese sind für Anwendungen wie Komposit-Laser oder Quantenspeicher im Nanomaßstab erforderlich. Verlustmechanismen an der Oberfläche der Nanopartikel verringern jedoch sowohl die Quantenausbeute als auch die Lebenszeit erheblich. Bisher erforderten diese Verlustmechanismen eine ressourcenintensive experimentelle Optimierung, die aufgrund der Grenzen der bisherigen Ansätze nicht durch Simulationen ersetzt werden konnte. Wir haben ein vielseitiges numerisches Modell entwickelt, das die Lebensdauer und Quantenausbeute von Lanthanid-Nanopartikeln zuverlässig vorhersagt.
Diese Ergebnisse wurden jetzt in der renommierten Wiley-Zeitschrift Advanced Optical Materials veröffentlicht. https://doi.org/10.1002/adom.202300096
Um das Potenzial unseres Ansatzes zu demonstrieren, haben wir die Nanopartikel numerisch mit einer neutralen Schale passiviert, was die Lebensdauer um bis zu 44 % verlängert. Darüber hinaus deutet eine Analyse der raum-zeitlichen Dynamik einzelner Nanopartikel auf eine neue Art von Energiespeicherung in Lanthanid-Nanopartikeln hin. Die numerische Optimierung solcher Partikel erlaubt eine Zeitersparnis von 95 % gegenüber konventionellen, experimentellen Verfahrensweisen. Die numerische Optimierung rückt somit Anwendungen wie effiziente Nanopartikel-Laser oder Quantenspeicher in greifbare Nähe.
