研究目的
观察并表征含有罗丹明6G和表面活性剂的泡沫中气液界面的受激发射,并理解影响这一现象的参数。
研究成果
该研究成功展示了掺杂罗丹明6G的泡沫界面在595纳米波长下的受激发射,揭示了液体分数、气泡间隙和激光入射角的作用。这对光导和光催化应用具有重要意义,为未来开发增强催化反应的三维结构提供了研究方向。
研究不足
受激发射高度依赖于激光入射角、气泡间隙和液体分数等特定参数,这可能限制其普适性。采用反射表面和受控条件的方式或许难以在实际应用中实现规模扩展。潜在的优化方案包括探索其他染料-表面活性剂体系或改变环境条件。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过制备具有可控液体分数和气泡间隙的单分散气泡泡沫。采用532纳米连续波激光以特定角度激发受激辐射,并通过显微光致发光、共聚焦显微镜和时间分辨测量进行分析。
2:样本选择与数据来源:
泡沫由聚氧乙烯(40)硬脂酸酯和罗丹明6G溶于水溶液制备,液体分数范围0.09至0.4,气泡直径20至250微米。数据采集自气泡界面区域。
3:09至4,气泡直径20至250微米。数据采集自气泡界面区域。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:材料包括聚氧乙烯(40)硬脂酸酯、乙醇、罗丹明6G、去离子水、二氧化碳气体、石英载玻片及滤光片;设备包含配备532纳米氩离子激光的显微光致发光系统、尼康A1R共聚焦显微镜、普林斯顿ICCD光谱仪、堀场科学DeltaFlex荧光寿命系统和透射电镜。
4:6G、去离子水、二氧化碳气体、石英载玻片及滤光片;设备包含配备532纳米氩离子激光的显微光致发光系统、尼康A1R共聚焦显微镜、普林斯顿ICCD光谱仪、堀场科学DeltaFlex荧光寿命系统和透射电镜。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:采用T型装置以可控流速生成气泡,泡沫稳定于石英载玻片并以45度角激光激发,通过物镜收集发射光,经MATLAB和ImageJ分析,TCSPC系统进行寿命测量。
5:数据分析方法:
使用MATLAB定制算法进行光谱强度与图像分析,DAS6软件处理寿命拟合,通过统计方法确??芍馗葱?。
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fluorescence lifetime system
HORIBA Scientific DeltaFlex
HORIBA Scientific
Measuring fluorescence decay and lifetimes using time-correlated single photon counting
-
argon-ion laser
532 nm continuous wave
Pumping the foam samples to induce stimulated emissions
-
confocal microscope
Nikon A1R (Invert)
Nikon
Imaging the foam samples and measuring gaps between bubbles
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ICCD spectrometer
Princeton ICCD kinetic spectrometer
Princeton
Collecting and analyzing emission spectra from the foam samples
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dichroic filter
Filtering the laser beam in the experimental setup
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neutral density filter
variable
Adjusting the incident laser power
-
objective
20x (N.A.0.4)
Collecting emitted signals in photoluminescence and confocal microscopy
-
objective
50x (N.A.0.75)
Collecting emitted signals and measuring gaps in confocal microscopy
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optical fiber
Focusing emitted signals onto the spectrometer
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shutter
Blocking the pump beam except during exposure periods
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mirror
Increasing reflection in the experimental setup
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T-shaped device
Generating monodisperse bubbles by injecting solution and CO2 gas
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quartz slide
100 μm thick, custom size 20 mm x 20 mm
Supporting and confining the foam samples
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filter
0.2 μm
Removing solid residues and free particles from the solution
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