Los investigadores de materiales de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han perfeccionado una técnica que les permite aplicar recubrimientos de sílice controlados con precisión a nanobarras de puntos cuánticos en un día, hasta 21 veces más rápido que los métodos anteriores. Además de ahorrar tiempo, el avance significa que es menos probable que los puntos cuánticos se degraden, conservando sus ventajosas propiedades ópticas.

Los puntos cuánticos son materiales semiconductores a nanoescala cuyo pequeño tamaño hace que tengan niveles de energía de electrones que difieren de las versiones a gran escala del mismo material. Controlando el tamaño de los puntos cuánticos, los investigadores pueden controlar los niveles de energía relevantes, y esos niveles de energía dan a los puntos cuánticos propiedades ópticas novedosas. Estas características hacen que los puntos cuánticos sean prometedores para aplicaciones como la optoelectrónica y las tecnologías de visualización.

Pero los puntos cuánticos están rodeados de ligandos, que son moléculas orgánicas sensibles al calor. Si los ligandos están dañados, las propiedades ópticas de los puntos cuánticos sufren.

"Queríamos recubrir los puntos cuánticos en forma de varilla con sílice para preservar sus propiedades químicas y ópticas, "dice Bryan Anderson, un ex Ph.D. estudiante de NC State que es el autor principal de un artículo sobre el trabajo. "Sin embargo, recubrir nanobarras de puntos cuánticos de una manera precisa plantea desafíos propios ".

El trabajo anterior de otros equipos de investigación ha utilizado agua y amoníaco en solución para facilitar el recubrimiento de nanobarras de puntos cuánticos con sílice. Sin embargo, esas técnicas no controlaban de forma independiente las cantidades de agua y amoniaco utilizadas en el proceso.

Controlando de forma independiente las cantidades de agua y amoniaco utilizadas, los investigadores de NC State pudieron igualar o superar la precisión de los recubrimientos de sílice logrados con métodos anteriores. Además, usando su enfoque, El equipo de NC State pudo completar todo el proceso de recubrimiento de sílice en un solo día, en lugar de una a tres semanas necesarias para otros procesos.

"El tiempo de proceso es importante, porque cuanto más tarda el proceso, cuanto más probable es que las nanovarillas de puntos cuánticos que se están recubriendo se degraden, "dice Joe Tracy, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales en NC State y autor principal del artículo. "El factor tiempo también puede ser importante cuando pensamos en ampliar este proceso para los procesos de fabricación".

Dicho eso los investigadores todavía tienen un problema.

El proceso de aplicación del revestimiento de sílice graba la superficie de sulfuro de cadmio de las nanovarillas de puntos cuánticos, que acorta la longitud de las nanovarillas hasta en cuatro o cinco nanómetros. Ese acortamiento es indicativo de grabado, lo que reduce el brillo de la luz emitida por las nanovarillas de puntos cuánticos.

"Creemos que el amoníaco puede ser el culpable, ", Dice Tracy." Tenemos algunas ideas que estamos persiguiendo, se centró en cómo sustituir el amoníaco por otro catalizador para minimizar el grabado y preservar mejor las propiedades ópticas de la nanovarilla del punto cuántico ".

El papel, "Revestimiento de sílice de nanovarillas de puntos cuánticos de núcleo / cáscara de CdSe / CdS con morfologías controladas, "se publica en línea en la revista Química de Materiales . El artículo fue coautor de Wei-Chen Wu, un ex Ph.D. estudiante en el laboratorio de Tracy. El trabajo se realizó con el apoyo de la National Science Foundation con el número de concesión DMR-1056653.

Tracy ha publicado anteriormente investigaciones relacionadas en Química de Materiales sobre el recubrimiento de nanobarras de oro con conchas de sílice.