Esquema de un dispositivo nano-fotónico de grafeno de puntos cuánticos, como se describe en este proyecto de investigación.
Los puntos cuánticos semiconductores (QD) son semiconductores a nanoescala que exhiben propiedades físicas dependientes del tamaño. Por ejemplo, el color (longitud de onda) de la luz que absorben cambia drásticamente a medida que disminuye el diámetro. El grafeno es una hoja atómicamente gruesa de átomos de carbono, dispuestas en un patrón de celosía hexagonal. En este trabajo, Los QD se han combinado con el grafeno para desarrollar dispositivos fotónicos a nanoescala que pueden mejorar drásticamente nuestra capacidad para detectar la luz.
Los puntos cuánticos pueden absorber la luz y transferirla al grafeno, pero la eficiencia de la transferencia depende de la distancia entre los QD y el grafeno. Este estudio demostró que el grosor de la capa de la molécula orgánica que normalmente rodea los QD es crucial para lograr una eficiencia suficientemente alta de esta transferencia de luz / energía al grafeno. En otras obras, cuanto más fina es la capa orgánica, el mejor.
Esta transferencia se puede optimizar aún más mediante la ingeniería de la interfaz entre los dos nanomateriales, optimizando específicamente el grosor de las moléculas de recubrimiento orgánico en los puntos cuánticos. Basado en este trabajo, Cabe esperar una mejora adicional del rendimiento de estos dispositivos nanofotónicos.
a) Esquema de un punto cuántico de CdSe terminado en cloruro. b) Una imagen de microscopía electrónica de transmisión de alta resolución de tales puntos cuánticos.
Los puntos cuánticos de seleniuro de cadmio comercial (CdSe) tienen ligandos orgánicos aislantes largos que impiden su utilización en aplicaciones de transferencia de energía y carga para las que las distancias cortas entre los QD y otros materiales son críticas. Pequeño, Los ligandos de cloro que pasivaron los CdSe QD son un material alternativo interesante para mejorar la interacción con los materiales en los que se cargan los portadores, como los electrones, puede conducir fácilmente.
El grafeno es uno de esos materiales. La combinación de puntos cuánticos CdSe y grafeno podría ser la clave para el desarrollo e implementación de sistemas de materiales a nanoescala en electrónica flexible y fotodetectores.
La desintegración de la vida útil de la fotoluminiscencia de puntos cuánticos aislados sobre vidrio (azul) y grafeno (rojo) demuestra una transferencia de energía eficiente entre los puntos cuánticos y el grafeno.
¿Cuáles son los detalles?
- Capacidades CFN:La instalación de microscopía óptica avanzada midió la fotoluminiscencia resuelta en el tiempo de puntos cuánticos de CdSe aislados depositados en grafeno.
- El equipo descubrió ese corto, puntos cuánticos de CdSe con capa de cloruro, depositado en vapor químico depositado, grafeno de capa monocapa, exhibieron una transferencia de energía altamente eficiente al grafeno con una reducción observada de 4x en la vida excitónica. Esto demostró un acoplamiento de campo cercano significativo entre los puntos cuánticos y el grafeno.
