Investigadores de la Universidad de Alabama en Huntsville y la Universidad de Oklahoma han encontrado una nueva forma de controlar las propiedades de los puntos cuánticos. esos diminutos trozos de material semiconductor que brillan de diferentes colores según su tamaño. Puntos cuánticos, que son tan pequeños que comienzan a exhibir propiedades cuánticas similares a los átomos, tienen una amplia gama de aplicaciones potenciales, de los sensores, la luz emite diodos, y celdas solares, a etiquetas fluorescentes para imágenes biomédicas y qubits en computación cuántica.

Una propiedad clave de los puntos cuánticos que los hace tan útiles es su fluorescencia. Los científicos pueden "sintonizar" puntos cuánticos para emitir un color específico de luz ajustando su tamaño:los puntos pequeños brillan en azul y los puntos grandes en rojo. Sin embargo, La capacidad de los puntos para brillar puede cambiar con el tiempo con la exposición a la luz y al aire.

Seyed Sadeghi, físico de la Universidad de Alabama en Huntsville, se preguntó si sería posible controlar mejor cómo reaccionan los puntos cuánticos a su entorno. Su equipo había descubierto anteriormente que la colocación de puntos cuánticos de un cierto tipo en capas nanométricas de óxidos de cromo y aluminio alteraba significativamente el comportamiento de los puntos:el óxido de aluminio aumentaba su eficiencia de emisión, mientras que el óxido de cromo aumentó la tasa de degradación de los puntos cuando se exponen al aire. Los investigadores decidieron extender sus investigaciones a puntos cuánticos con diferentes estructuras.

Los puntos cuánticos vienen en una variedad de formas, tamaños y materiales. Para los estudios más recientes de Sadeghi y sus colegas, publicado en el Revista de física aplicada , los investigadores probaron el comportamiento de cuatro tipos diferentes de puntos cuánticos disponibles comercialmente. Algunos de los puntos cuánticos tenían capas protectoras, mientras que otros no lo hicieron. Adicionalmente, algunos de los puntos tenían núcleos hechos de materiales binarios (dos tipos de semiconductores), mientras que otros tenían núcleos de material ternario (tres tipos de semiconductores). Todos los puntos cuánticos habían sido fabricados mediante síntesis química.

Los investigadores encontraron que el óxido de aluminio ultrafino podría hacer que los puntos cuánticos brillen más y que el efecto fue mucho más significativo para los puntos cuánticos sin capas protectoras. También encontraron que, si bien los puntos cuánticos con núcleos binarios y ternarios se encogen después de reaccionar con el oxígeno en el aire, los puntos del núcleo ternario colocados sobre óxido de aluminio brillaban más a pesar de la contracción. Esta observación sorprendió a los investigadores, Sadeghi dijo:y aunque todavía no tienen una explicación de la diferencia, continúan estudiándolo.

"Los resultados de estos estudios pueden servir para mejorar la eficiencia de emisión de puntos cuánticos, que es una característica importante para muchas aplicaciones, como dispositivos emisores de luz, sensores, detectores, dispositivos fotovoltaicos, y la investigación de una amplia gama de fenómenos físicos cuánticos y nanoescalares, ", Dijo Sadeghi. Los puntos cuánticos ya han ayudado a aumentar la eficiencia de muchos dispositivos ópticos, El lo notó, y el mayor desarrollo y aplicación de las propiedades únicas de los puntos cuánticos, incluso en los campos de la imagenología biológica y la medicina, sigue siendo un foco principal de estudio científico. Como siguiente paso en su propia investigación, Sadeghi y sus colegas planean investigar cómo los óxidos metálicos podrían afectar el comportamiento de los puntos cuánticos cuando están cerca de nanopartículas metálicas.