Un equipo internacional de investigadores dirigido por científicos rusos ha desarrollado un nuevo método para utilizar nanopartículas de silicio en lugar de costosos materiales semiconductores para ciertos tipos de pantallas y otros dispositivos optoelectrónicos.
Los físicos de Lomonosov MSU encontraron una manera de "forzar" a las nanopartículas de silicio a brillar en respuesta a la radiación con la fuerza suficiente para reemplazar los costosos semiconductores utilizados en el negocio de las pantallas. Según Maxim Shcherbakov, investigador del Departamento de Electrónica Cuántica de la Universidad Estatal de Moscú y uno de los autores del estudio, el método mejora considerablemente la eficacia de la fotoluminiscencia de nanopartículas.
La clave de la técnica es la fotoluminiscencia, el proceso mediante el cual los materiales irradiados por radiación visible o ultravioleta responden con su propia luz. pero en un rango espectral diferente. En el estudio, el material se ilumina en rojo.
En algunas pantallas modernas, nanopartículas semiconductoras, o los llamados puntos cuánticos, son usados. En puntos cuánticos, los electrones se comportan de forma completamente diferente a los del semiconductor a granel, y se sabe desde hace mucho tiempo que los puntos cuánticos poseen excelentes propiedades luminiscentes. Hoy dia, para fines de pantallas basadas en puntos cuánticos, se utilizan materiales costosos y tóxicos; por lo tanto, los investigadores han explorado el uso de silicio, que es más barato y bien entendido. Es adecuado para tal uso en todos los aspectos excepto en uno:las nanopartículas de silicio responden débilmente a la radiación, lo que no es atractivo para la industria optoelectrónica.
Los científicos de todo el mundo han tratado de resolver este problema desde principios de la década de 1990, pero hasta ahora no se ha logrado ningún éxito significativo. La idea revolucionaria sobre cómo "domesticar" el silicio se originó en Suecia, en el Real Instituto de Tecnología, Kista. Un investigador postdoctoral llamado Sergey Dyakov, un graduado de la Facultad de Física de la MSU y el primer autor del artículo, sugirió colocar una matriz de nanopartículas de silicio en una matriz con un medio dieléctrico no homogéneo y cubrirla con nanopartículas doradas.
"La heterogeneidad del medio ambiente, como se ha demostrado anteriormente en otros experimentos, permite aumentar la fotoluminiscencia del silicio en varios órdenes de magnitud debido al llamado confinamiento cuántico, "dice Maxim Shcherbakov." Sin embargo, la eficiencia de la interacción de la luz con los nanocristales sigue siendo insuficiente. Se ha propuesto mejorar la eficiencia mediante el uso de plasmones (cuasipartículas que aparecen a partir de las fluctuaciones del gas de electrones en los metales, ed). Una red de plasmón formada por nanobandas de oro 'sostenía' la luz en la nanoescala, y permitió una interacción más efectiva con nanopartículas ubicadas cerca, llevando su luminiscencia a un aumento ".
Los experimentos de MSU con muestras de una matriz "bañada en oro" con nanopartículas de silicio confirmaron brillantemente las predicciones teóricas:el silicio irradiado con UV brilló lo suficiente como para usarlo en la práctica.
