Spektrometrie je skupinou velmi důležitých metod, jedním z klíčových kroků je rozklad záření na jednotlivé vlnové délky, monochromatizace a měření intenzity záření. Vědci z TU v Drážďanech vyrobili senzor, který zvládne identifikovat vlnové délky na zcela novém principu a je poměrně levný a malý, na rozdíl od běžných spektrometrů.
Fosforescence a fluorescence
Fosforescence je druh luminiscenčního přechodu, čili mechanismu deexcitace systému vyzářením fotonu. Luminiscenci rozlišujeme podle typu přechodu na fluorescenci a fosforescenci.
Fluorescence probíhá prakticky ihned po ozáření a excitaci systému, zpravidla dochází k vyzáření fotonu s nižší energií, než byl excitující foton, protože se systém nevrací zpět do základního stavu.
Fosforescence probíhá výrazně pomaleji, protože vyžaduje zakázaný přechod systému ze singletového do tripletového stavu. Pravděpodobnost tohoto přechodu je nízká a probíhá pomalu.
K fosforescenci může docházet i několik minut po ozáření vzorku.
Kvantové tečky
Kvantové tečky se někdy označují jako umělé atomy, jde o polovodivé nanočástice s průměrem max. několik desítek nm a výškou méně než 10 nm. Díky své malé velikosti dokáží pojmout omezené množství elektronů, ale i fotonů. Mají také schopnost se uspořádávat do pravidlených útvarů, krystalických faset.
Tyto nanočástice mohou mít i vnitřní strukturu, v popisované práci byly využity tzv. core-shell kvantové tečky, které mají jádro z jednoho materiálu a povrchový obal z jiného.
Kvantové tečky absorbují elektromagnetické záření a vykazují fluorescenci.
Senzor
Senzor byl vyroben na křemenné destičce, která byla pokryta polymethylmetakrylátem (PMMA), do něhož byl přidán BP-2TA, jako látka vykazující fosforescenci za laboratorní teploty a taky malé množství kvantotvých teček core-shell CdSe/CdS.
Senzor tedy obsahuje složku vykazující fluorescenci (CdSe/CdS) a druhou složku vykazující fosforescenci (BP-2TA). Fluoreskující materiál emituje záření prakticky okamžitě, fosforeskující až s větším zpožděním. Tímto je možno odlišit vlnové délky bez přítomnosti disperzního prvku (hranolu nebo mřížky), stačí nám pouze širokopásmový detektor. Budeme pak snímat intenzitu záření v závislosti na čase po dopadu excitujícího záření. Publikovaný senzor dokáže skenovat rozsah vlnových délek 100 nm s rozlišením menším než 1 nm.
Tyto malé a levné senzory by bylo možné využít např. ke konstrukci levných a snadno ovladatelných zařízení ke kontrole pravosti bankovek a listin.