Los puntos cuánticos son pequeños cristales semiconductores que emiten una fluorescencia brillante y sintonizable. Por lo general, están hechos de sulfuro de cadmio (CdS) o seleniuro de cadmio (CdSe), y tienen una amplia gama de aplicaciones, incluyendo bioimagen y células solares. Recientemente, Los químicos han buscado agregar nuevas capacidades a los puntos cuánticos fusionándolos con átomos de metal, creando nanocristales "heteroestructurados". Sin embargo, Unir cationes metálicos a un semiconductor a menudo requiere agentes reductores fuertes, reactivos químicos donantes de electrones que pueden causar estragos en la nanoestructura del punto cuántico.

Yinthai Chan y sus colaboradores en el Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales y la Universidad Nacional de Singapur han desarrollado ahora una técnica que hace que depositar metales en nanopartículas semiconductoras sea más fácil que nunca. Mediante el uso de luz ultravioleta para activar "nanobarras" especiales con punta de oro, Los investigadores han incorporado con éxito átomos catalíticos de paladio y hierro magnético en nanocristales heteroestructurados utilizando agentes reductores suaves. allanando el camino para una amplia gama de nuevas aplicaciones de puntos cuánticos.

Las nanovarillas contienen una partícula de "semilla", un punto cuántico esférico CdSe, Rodeado por una capa cilíndrica de moléculas de CdS, decenas de nanómetros de largo. En las condiciones adecuadas, los investigadores encontraron que las puntas de estas nanobarras actúan como puntos de nucleación para el crecimiento de metales. Cationes de oro, por ejemplo, depositados espontáneamente en uno o ambos extremos de las varillas de CdS porque podrían transformarse fácilmente en átomos cristalinos usando un agente reductor suave. Cationes metálicos menos reactivos como el paladio y el hierro, sin embargo, no se nuclearía sobre las nanovarillas desnudas o con punta de oro con el uso de reactivos suaves.

Chan y sus compañeros de trabajo se dieron cuenta de que una forma de solucionar este problema era explotar la sensibilidad del semiconductor a la luz. La exposición de este material a la radiación ultravioleta produce un electrón fotogenerado y un "agujero" positivo dentro de la nanovarilla. Normalmente, estas partículas se recombinan en una fracción de segundo, pero los investigadores creían que en presencia de una molécula eliminadora de agujeros como el etanol, los electrones podrían migrar a la punta de oro y mejorar sus capacidades reductoras. Los experimentos revelaron que esta hipótesis era correcta:las puntas de oro fotoamplificadas reaccionaron con cationes de paladio para dar una nanoestructura aleada sorprendente. mientras que los cationes de hierro se unieron a la nanovarilla con una organización núcleo-caparazón (ver imagen).

“Este estudio muestra que la transferencia activada por luz de un electrón de un semiconductor a una punta de oro puede permitir la deposición de metales que normalmente no se reducirían fácilmente en condiciones suaves, ”Dice Chan. Los investigadores están explorando actualmente cómo las combinaciones de puntas metálicas y diferentes semiconductores pueden afectar la eficiencia de otros procesos catalíticos fotoinducidos.