نانوذرات ژرمانیوم جذب نور خوبی ندارند و با گذشت زمان سطح آن‌ها دچار تغییر می‌شود. پژوهشگران با استفاده از پوشش‌دهی این نانوذرات موفق به بهبود کارایی آن‌ها در جذب نور شدند.
بهبود خواص لومینسانس و جذب نور در نانوذرات ژرمانیوم
محققان آزمایشگاه آمز در وزارت انرژی آمریکا نانوذرات ژرمانیوم با خواص فتولومینسانس تولید کردند که می‌توان از آن برای تولید پیل خورشیدی و پیمایشگرهای تصویربرداری استفاده کرد. این گروه تحقیقاتی برای رسیدن به این محصول، به هسته‌ی نانوذرات ژرمانیوم، پوششی اضافه کردند. این پوشش از جنس سولفید کادمیم است و منجر به جذب بهتر نور می‌شود.
یکی از مشکلات نانوذرات ژرمانیوم آن است که سطح آن با گذشت زمان تغییر می‌کند. نتایج اولیه‌ی یافته‌های گروه تحقیقاتی ژاویر ولا نشان داد که استفاده از پوشش می‌تواند منجر به غیرفعال شدن سطح شود که این موضوع در نهایت موجب بهبود جذب نور می‌شود.
امیلی اسمیت از محققان این پروژه می‌گوید: «ما در واقع جذب را اندازه‌گیری نکردیم. ما لومینسانس را اندازه گرفتیم که میزان نور نشر یافته بعد از جذب یک فوتون است. نانوذرات ژرمانیوم جذب نور خوبی ندارند که دلیل این امر باندگپ آن است. بنابراین ما از ماده‌ای با باندگپ بیشتر برای بهبود وضعیت جذب نور در این نانوذرات استفاده کردیم.»
این گروه تحقیقاتی به نانوذرات ژرمانیوم، قلع اضافه کردند و دریافتند که قلع نیز موجب بهبود خواص جذب در این نانوذرات می‌شود، اما مشکل دیگر این است که درصورت افزودن قلع نیز باید برای محافظت از سطح به آن پوششی اضافه کرد.
ولا می‌گوید: «ما روشی توسعه دادیم که با استفاده از آن می‌توان ساختارهای هسته‌ای – پوسته‌ای ایجاد کرد. ما امیدواریم که نتایج این پروژه بتواند برای دستکاری مستقیم جریان انرژی در مقیاس نانومتری مورد استفاده قرار گیرد.»
محققان از پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری برای تصویربرداری و نمایش ساختار درون این ماده استفاده کردند. آن‌ها از طیف‌سنجی‌های فتولومینسانس و رامان نیز برای مشخصه‌یابی بهره بردند.
در نانوذرات ژرمانیوم، اتم‌ها در ساختار بلوری جاگیری مشخصی دارند و بسیار مهم است که اتم‌هایی که به‌صورت پوسته روی این نانوذرات قرار می‌گیرند، از نظر چیدمان اتمی، با اتم‌های نانوذرات ژرمانیوم هم‌تراز باشند. هر قدر این هم‌ترازی بهتر باشد، تغییرات شیمیایی سطحی کمتری اتفاق می‌افتد.
نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای با عنوان Germanium-Tin/Cadmium Sulfide Core/Shell Nanocrystals with Enhanced Near-Infrared Photoluminescence در نشریه Chemistry of Materilas به چاپ رسیده است.
