Onderzoeksgroep
Enkelwandige koolstofnanobuizen als platform voor infrarood quantum sensoren.
Abstract
Triplettoestanden behoren tot de meest veelbelovende systemen voor implementatie als kwantumsensoren. NV-centra zijn al benut voor ultragevoelige detectie van kleine magnetische velden, elektrische stromen, temperaturen en zelfs als biomarkers. In de zoektocht naar nieuwe systemen voor kwantumdetectie komen enkelwandige koolstofnanobuizen (SWCNTs) naar voren als een veelbelovend platform vanwege de mogelijkheid om hun sterk gebonden excitonische toestanden af te stemmen via interne en externe functionalisatie. Onlangs heb ik met behulp van optisch gedetecteerde magnetische resonantie (ODMR) aangetoond dat gecontroleerde sp3-functionalisatie van hun wand met een persistent organisch radicaal, leidt tot een duidelijke exchange interactie tussen het ongepaarde elektron van het radicaal en de triplet-excitonen in de defecten, wat het mogelijk maakt om de intersystem crossing te tunen. Zeer recent heb ik aangetoond dat dergelijke sp3-defecten zelfs ODMR-signalen kunnen vertonen bij kamertemperatuur en gewoon in lucht, waarbij de signalen sterk afhankelijk zijn van de temperatuur en wijzen op verschillende exciton-dynamica. Dit opent nu nieuwe mogelijkheden voor kwantumsensoren. Binnen dit project zal ik mij richten op de miniaturisering van onze huidige ODMR-spectrometer, om een draagbare ODMR-opstelling op een chip mogelijk te maken die gericht is op toepassingen in thermometrie, magnetometrie en in-situ (bio)sensortechnologie.Onderzoeker(s)
- Promotor: De Sousa Rodríguez Jesús Alejandro
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject
Koolstof nanobuis exohedrale en endohedrale functionalisering voor integratie in licht-emitterende devices (C-BRIGHT)
Abstract
Dit project is een fundamenteel onderzoeksproject gefinancierd door het MSCA-PF programma. In dit project zullen we ons concentreren op enkelwandige koolstofnanobuisjes (SWCNT's) en deze exohedraal en endohedraal functionaliseren om nieuwe functionaliteiten voor verbeterde emissie te creëren. SWCNT's bezitten uniek diverse opto-elektronische eigenschappen die kritisch afhankelijk zijn van hun exacte diameter en chirale structuur. Hun quasi eendimensionale structuur, fotochemische en mechanische stabiliteit, gecombineerd met extreem nauwbandige emissie in het nabij-infrarood (NIR), maken ze interessante kandidaten als actief materiaal in NIR organische lichtemitterende diodes (OLED's) of lichtemitterende transistors (LET's). De integratie van SWCNT's in OLED's en LET's is tot nu toe beperkt door hun doorgaans lage intrinsieke kwantumefficiëntie. Het verbeteren van de emissie-efficiëntie van de SWCNT vereist daarom een diepgaand begrip van de complexe exciton-fotofysica, in het bijzonder die van de meerdere donkere excitonen. In dit project zullen we ons concentreren op de rol van de triplet-excitonen in SWCNTs, door optische spectroscopie te combineren met de spin-selectieve magnetische resonantietechniek, namelijk optisch gedetecteerde magnetische resonantie (ODMR). Ten slotte zullen deze gefunctionaliseerde SWCNT's, als proof-of-principle, worden geïntegreerd in LET's en OLED's en in operando-karakterisering door onder meer elektrisch gedetecteerde magnetische resonantie (EDMR) om de rol van de spin-afhankelijke recombinatieprocessen in de devices te bepalen, waardoor nieuwe wegen worden geopend voor zeer emissieve NIR-OLED's/LET's, essentieel voor een breed scala aan biomedische en biosensortoepassingen.Onderzoeker(s)
- Promotor: Cambré Sofie
- Mandaathouder: De Sousa Rodríguez Jesús Alejandro
Onderzoeksgroep(en)
- Nanogestructureerde en organische optische en elektronische materialen (NANOrOPT)
- Theorie en Spectroscopie van Moleculen en Materialen (TSM²)
Project type(s)
- Onderzoeksproject