(Phys.org) —Fuera de su carrera como nanoquímico destacado, El director del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), Paul Alivisatos, es un fotógrafo ávido. Para lucir sus fotos, su dispositivo preferido es una tableta Kindle Fire HDX porque "la pantalla a color es mucho mejor que la de otras tabletas, " él dice.

Lo que puede dejar de mencionar al espectador es que no solo tomó la fotografía, también ayudó a inventar la nanotecnología que permite al espectador ver esos verdes brillantes, rojos ricos, y blues audaces, todo mientras usa significativamente menos energía. De hecho, la pantalla del Kindle utiliza una tecnología fabricada por Nanosys, una startup que Alivisatos cofundó en 2001 para comercializar puntos cuánticos.

"Los puntos cuánticos ofrecen una pureza de color muy alta y pueden crear una pantalla de color que tenga una gama de colores más amplia, por eso es muy agradable a la vista, "Dijo Alivisatos." También son muy eficientes desde el punto de vista energético ".

Fue en su laboratorio hace casi 20 años que, junto con el colaborador Shimon Weiss, Alivisatos sintetizó nanocristales esféricos hechos de un núcleo de seleniuro de cadmio dentro de una capa de sulfuro de cadmio. Lo notable de estos puntos cuánticos era que podían emitir luz extremadamente pura de casi cualquier color, dependiendo de su tamaño.

Desde entonces, Los puntos cuánticos de Berkeley Lab no solo han llegado a las tabletas, pantallas de computadora, y televisores, también se utilizan en herramientas de imágenes biológicas y médicas, y ahora el laboratorio de Alivisatos los está explorando para aplicaciones de células solares y de imágenes cerebrales.

Debido a que el tamaño de los puntos cuánticos se puede "ajustar" fácilmente (los puntos de diferentes tamaños emiten diferentes colores), el ámbito de las posibles aplicaciones es enorme. "Hay muchos miles de grupos de investigación académica en todo el mundo que utilizan puntos cuánticos con regularidad, "Dijo Alivisatos.

Nanosys, con sede en Milpitas, California, emplea a unas 100 personas y produce 25 toneladas de puntos cuánticos cada año, suficiente para 10 millones de televisores. Los puntos cuánticos son nanocristales inorgánicos hechos de semiconductores y comprenden una nueva clase de materiales. "Su propiedad única es que el ancho de la línea de emisión es muy estrecho, del orden de 30 nanómetros, ", dijo el científico principal de Nanosys, Jian Chen." Los hace de color muy puro. Son esencialmente los fósforos de color más puros que existen ".

Las pantallas de la mayoría de los dispositivos electrónicos del mercado actual utilizan pantallas de cristal líquido (LCD), que normalmente implican hacer brillar una luz blanca a través de una serie de filtros para producir el espectro de colores. Esto da como resultado un desperdicio de energía. Los puntos cuánticos de Nanosys están diseñados para mejorar el color y el rendimiento energético de las pantallas LCD.

Resulta que la estructura núcleo-capa de los puntos cuánticos sintetizados en el laboratorio de Alivsatos fue un avance clave para lograr una alta eficiencia de conversión de luz. "Al utilizar la estructura core-shell, la eficiencia de conversión de fotones puede ser tan buena como, o cerca de, 100 por ciento, "Dijo Chen." Lo que eso significa es, si 100 fotones chocan contra un punto cuántico, el punto cuántico puede emitir casi 100 fotones ".

Nanosys dice que su tecnología hace que las pantallas sean un 20 por ciento más eficientes energéticamente, lo que significa una mayor duración de la batería del dispositivo. "El veinte por ciento no parece una gran cantidad, pero cuando considera que la pantalla usa la mitad de la energía de una tableta o dispositivo, en realidad es una gran mejora, ", dijo el portavoz de Nanosys, Jeff Yurek.

En algún momento futuro, Yurek dice que Nanosys puede desarrollar una aplicación de iluminación para sus puntos cuánticos. "Los puntos cuánticos son el emisor de luz más eficiente del mundo; son casi 100% eficientes, ", dijo." Hay cosas interesantes que puedes hacer en términos de iluminación general. Podríamos hacer que una bombilla de luz LED sea más eficiente con la calidad de color de una bombilla incandescente. Eso es algo más adelante para nosotros ".

La otra empresa de puntos cuánticos de Alivisatos, Quantum Dot Corp., que cofundó en 1998 para comercializar el uso de puntos cuánticos para el etiquetado luminiscente de tejidos biológicos, desde entonces se ha adquirido, y esa tecnología se encuentra ahora en herramientas de imágenes biológicas y médicas fabricadas por Thermo Fisher Scientific.

Mientras tanto, continúa trabajando en puntos cuánticos para otras aplicaciones. Una de las áreas principales es la investigación del cerebro, el tema de una importante iniciativa científica anunciada por el presidente Obama en 2013, Investigación del cerebro a través del avance de las neurotecnologías innovadoras (BRAIN).

"Para la actividad cerebral, los puntos cuánticos, tal como los conocemos, no son tan útiles para medir el potencial de membrana en neuronas y cosas así, pero hay muchas ideas sobre cómo hacer nuevas generaciones de puntos cuánticos que serían sensibles a los neurotransmisores, por lo que podría haber potencial para la obtención de imágenes neurológicas, ", dijo." Es una etapa muy temprana, pero ciertamente estamos trabajando en cosas así ".

Otra posible aplicación es para células solares, que fue el enfoque original de Nanosys cuando se lanzó. "Durante un tiempo me desanimé acerca de las aplicaciones de energía solar, "Dijo Alivisatos." Más recientemente, hemos estado trabajando como parte de este (Departamento de Energía) Energy Frontier Research Center con grupos en Caltech y la Universidad de Illinois [el Centro de Interacciones de Luz-Material en la Conversión de Energía dirigido por el Instituto de Tecnología de California]. Tenemos ideas para concentradores de luminiscencia, donde los puntos cuánticos pueden tener ventajas muy significativas para la energía solar. Entonces tenemos una nueva idea. Todavía no está probado en el laboratorio, pero el trabajo inicial es prometedor ".