Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han descubierto que la transferencia de excitones tripletes de nanomateriales a moléculas también crea un mecanismo de retroalimentación que devuelve algo de energía al nanocristal. provocando su fotoluminiscencia en escalas de tiempo prolongadas. El mecanismo se puede ajustar para controlar la cantidad de transferencia de energía, que podría ser útil en aplicaciones optoelectrónicas.

Felix N. Castellano, Goodnight Innovation Distinguished Chair of Chemistry en NC State, había demostrado previamente que los nanocristales semiconductores podían transferir energía a las moléculas, extendiendo así su vida útil en estado excitado lo suficiente como para que sean útiles en reacciones fotoquímicas.

En una nueva contribución, Castellano y Cédric Mongin, un ex investigador postdoctoral actualmente profesor asistente en École normale supérieure Paris-Saclay en Francia, han demostrado que la transferencia de excitones triplete no solo extiende la vida útil del estado excitado, pero también que parte de la energía se devuelve al nanomaterial original en el proceso.

"Cuando observamos las transferencias de excitones triplete de los nanomateriales a las moléculas, notamos que después de la transferencia inicial, el nanomaterial seguiría iluminando de manera retardada, que fue inesperado, ", dice Castellano." Así que decidimos averiguar qué estaba sucediendo exactamente a nivel molecular ".

Castellano y Mongin utilizaron puntos cuánticos de seleniuro de cadmio (CdSe) como nanomaterial y ácido pirenocarboxílico (PCA) como molécula aceptora. A temperatura ambiente, encontraron que la proximidad de los niveles de energía relevantes creaba un mecanismo de retroalimentación que repoblaba térmicamente el estado excitado de CdSe, provocando su fotoluminiscencia.

Llevando el experimento un paso más allá, Luego, los investigadores variaron sistemáticamente la brecha de energía CdSe-PCA cambiando el tamaño de los nanocristales. Esto resultó en cambios predecibles en las vidas de los estados excitados resultantes. También examinaron este proceso a diferentes temperaturas, dando resultados consistentes con un mecanismo de transferencia de energía activado térmicamente.

"Dependiendo de la separación de energía relativa, el sistema se puede ajustar para que se comporte más como PCA o más como la nanopartícula de CdSe, "dice Castellano." Es un dial de control para el sistema. Podemos fabricar materiales con propiedades fotoluminiscentes únicas simplemente controlando el tamaño de la nanopartícula y la temperatura del sistema ".

La obra aparece en Química de la naturaleza .