Los científicos y colegas de la Universidad de la ciudad de Osaka en Japón han encontrado una forma de controlar una interacción entre puntos cuánticos que podría mejorar en gran medida el transporte de carga. conduciendo a células solares más eficientes. Sus hallazgos fueron publicados en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

El ingeniero de nanomateriales DaeGwi Kim dirigió un equipo de científicos en la Universidad de la ciudad de Osaka, El Centro RIKEN de Ciencias de la Materia Emergente y la Universidad de Kyoto para investigar formas de controlar una propiedad llamada resonancia cuántica en estructuras en capas de puntos cuánticos llamadas superredes.

"Nuestro método simple para ajustar la resonancia cuántica es una contribución importante tanto para los materiales ópticos como para el procesamiento de materiales a nanoescala, "dice Kim.

Los puntos cuánticos son partículas semiconductoras de tamaño nanométrico con interesantes propiedades ópticas y electrónicas. Cuando la luz los ilumina, por ejemplo, emiten una luz intensa a temperatura ambiente, una propiedad llamada fotoluminiscencia. Cuando los puntos cuánticos están lo suficientemente cerca unos de otros, sus estados electrónicos están acoplados, un fenómeno llamado resonancia cuántica. Esto mejora enormemente su capacidad para transportar electrones entre ellos. Los científicos han querido fabricar dispositivos utilizando esta interacción, incluidas las células solares, tecnologías de visualización, y dispositivos termoeléctricos.

Sin embargo, hasta ahora han tenido dificultades para controlar las distancias entre puntos cuánticos en 1D, Estructuras 2-D y 3-D. Los procesos de fabricación actuales utilizan ligandos largos para mantener juntos los puntos cuánticos, lo que dificulta sus interacciones.

Kim y sus colegas descubrieron que podían detectar y controlar la resonancia cuántica mediante el uso de puntos cuánticos de telururo de cadmio conectados con ligandos cortos de N-acetil-L-cisteína. Controlaron la distancia entre las capas de puntos cuánticos colocando una capa espaciadora entre ellas hecha de polielectrolitos cargados de manera opuesta. La resonancia cuántica se detecta entre puntos apilados cuando la capa espaciadora es más delgada que dos nanómetros. Los científicos también controlaron la distancia entre puntos cuánticos en una sola capa, y así resonancia cuántica, cambiando la concentración de puntos cuánticos utilizados en el proceso de estratificación.

A continuación, el equipo planea estudiar las propiedades ópticas, especialmente fotoluminiscencia, de superredes de puntos cuánticos realizadas utilizando su enfoque capa por capa. "Esto es extremadamente importante para la realización de nuevos dispositivos electrónicos ópticos hechos con superredes de puntos cuánticos, "dice Kim.

Kim añade que su método de fabricación se puede utilizar con otros tipos de nanopartículas y puntos cuánticos solubles en agua. "Combinando diferentes tipos de puntos cuánticos semiconductores, o combinando puntos cuánticos semiconductores con otras nanopartículas, ampliará las posibilidades del diseño de nuevos materiales, "dice Kim.