Así como la oblea de silicio monocristalino cambió para siempre la naturaleza de la comunicación hace 60 años, Un grupo de investigadores de Cornell espera que su trabajo con sólidos de puntos cuánticos (cristales hechos de cristales) pueda ayudar a marcar el comienzo de una nueva era en la electrónica.

El equipo, dirigido por Tobias Hanrath, profesor asociado en la Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular Robert Frederick Smith, y el estudiante de posgrado Kevin Whitham, ha creado superestructuras bidimensionales a partir de bloques de construcción de un solo cristal. A través de un par de procesos químicos, los nanocristales de plomo-selenio se sintetizan en cristales más grandes, luego fusionados para formar superredes cuadradas atómicamente coherentes.

La diferencia entre estas estructuras cristalinas y anteriores es la coherencia atómica de cada cristal de 5 nanómetros (un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro). No están conectados por una sustancia entre cada cristal, están conectados entre sí. Las propiedades eléctricas de estas superestructuras son potencialmente superiores a las de los nanocristales semiconductores existentes, con aplicaciones anticipadas en absorción de energía y emisión de luz.

"En cuanto al nivel de perfección, en términos de hacer los bloques de construcción y conectarlos en estas superestructuras, eso es probablemente lo más lejos que puede empujarlo, "Hanrath dijo, refiriéndose a la precisión a escala atómica del proceso.

El artículo del grupo Hanrath, "Transporte de carga y localización en sólidos de puntos cuánticos atómicamente coherentes, "se publica en la edición de este mes de Materiales de la naturaleza .

Este último trabajo ha surgido de una investigación publicada anteriormente por el grupo Hanrath, incluido un artículo de 2013 publicado en Nano letras que informó un nuevo enfoque para conectar puntos cuánticos mediante el desplazamiento controlado de una molécula conectora, llamado ligando. Ese documento se refería a "conectar los puntos", es decir, acoplar electrónicamente cada punto cuántico, como uno de los obstáculos más persistentes a superar.

Esa barrera parece haberse despejado con esta nueva investigación. El fuerte acoplamiento de los nanocristales conduce a la formación de bandas de energía que pueden manipularse en función de la composición de los cristales. y podría ser el primer paso hacia el descubrimiento y desarrollo de otros materiales artificiales con estructura electrónica controlable.

Todavía, Whitham dijo:se debe trabajar más para llevar el trabajo del grupo del laboratorio a la sociedad. La estructura de la superrejilla del grupo Hanrath, mientras que es superior a los sólidos de nanocristales conectados a ligandos, todavía tiene múltiples fuentes de desorden debido al hecho de que todos los nanocristales no son idénticos. Esto crea defectos, que limitan la función de onda de electrones.

"Veo este artículo como una especie de desafío para que otros investigadores lleven esto a otro nivel, ", Dijo Whitham." Hasta aquí sabemos cómo impulsarlo ahora, pero si a alguien se le ocurriera algo de tecnología, algo de química, para dar otro salto adelante, esto es como desafiar a otras personas a decir:'¿Cómo podemos hacer esto mejor?' "

Hanrath dijo que el descubrimiento se puede ver de dos maneras:dependiendo de si ve el vaso medio vacío o medio lleno.

"Es el equivalente a decir, 'Ahora hemos hecho una oblea de silicio monocristalino realmente grande, y puedes hacer cosas buenas con él, '" él dijo, haciendo referencia al descubrimiento revolucionario de las comunicaciones de la década de 1950. "Esa es la parte buena, pero la parte potencialmente mala es, ahora entendemos mejor que si desea mejorar nuestros resultados, esos desafíos van a ser realmente, realmente difícil."