Durante más de 30 años, los investigadores han estado creando puntos cuánticos:diminutos, cristalino, semiconductores a nanoescala con notables propiedades ópticas y electrónicas.

Los han aplicado para mejorar los televisores, por ejemplo, para realzar mucho el color. Se están realizando muchas otras aplicaciones, que involucran circuitos integrados, células solares, informática, imagenes medicas, e impresión de inyección de tinta, entre otros.

Pero la síntesis de puntos cuánticos se ha producido principalmente por ensayo y error, porque se ha entendido poco acerca de cómo los químicos involucrados en la fabricación de puntos cuánticos, algunos altamente tóxicos, realmente interactúan para formar las nanopartículas resultantes.

Eso puede estar a punto de cambiar. En un papel en Comunicaciones de la naturaleza , Todd Krauss, profesor y presidente del Departamento de Química de la Universidad de Rochester, y la estudiante de doctorado Leah Frenette, el autor principal, describen los mecanismos subyacentes involucrados en la formación de una clase de puntos cuánticos ampliamente utilizados que utilizan compuestos de cadmio y selenio como sus precursores moleculares.

Irónicamente, el equipo descubrió que, en un momento durante este proceso, el más seguro, Los compuestos más controlables que se emplean ahora se descomponen en los mismos compuestos altamente tóxicos que se usaron en la producción inicial de puntos cuánticos hace 30 años.

"Básicamente, hemos vuelto 'al futuro' con nuestro descubrimiento, "dice Krauss". Lo que Leah descubrió fue, durante la reacción de síntesis de puntos cuánticos, los compuestos utilizados actualmente se descomponen en los mismos productos químicos que hemos estado tratando de evitar durante décadas, que luego reaccionan para formar los puntos cuánticos ".

Los resultados, Krauss dice:constituyen un "descubrimiento fundamental" que potencialmente podría:

1. Conducir a la eliminación de gran parte de las conjeturas en la producción de puntos cuánticos de cadmio / selenio que ha dado lugar a inconsistencias e irreproducibilidad. obstaculizar las aplicaciones industriales.
2. Alerta a los investigadores y las empresas que trabajan en síntesis de puntos cuánticos a gran escala de que los complejos de seleniuro de hidrógeno y alquilo de cadmio altamente tóxicos (posiblemente los productos químicos más peligrosos del mundo) todavía están "al acecho" como parte del proceso de síntesis.
3. Ayude a explicar el comportamiento químico de las fosfinas utilizadas en una amplia gama de reacciones de puntos cuánticos a altas temperaturas.

Puntos cuánticos, que exhiben propiedades intermedias entre semiconductores a granel y moléculas individuales, son materiales particularmente interesantes porque tienen propiedades que son altamente "sintonizables". Por ejemplo, los puntos cuánticos más grandes emiten longitudes de onda más largas, produciendo tintos y naranjas. Los puntos más pequeños emiten longitudes de onda más cortas que dan como resultado azules y verdes, aunque los colores y tamaños específicos varían según la composición exacta del punto cuántico.

"Cambias la temperatura, cambias las concentraciones de precursores, cambias el volumen del matraz, cambias el solvente, y eventualmente encuentras la combinación correcta de factores que te dan partículas (puntos) de alta calidad, "Dice Krauss.

Él compara los enfoques sintéticos actuales con un audiófilo que ajusta las perillas de agudos y graves en un sistema de sonido, sin ningún conocimiento profundo de las ondas sinusoidales.

"Funciona. Pero en algún momento sentimos que tienes que averiguar exactamente cómo se hacen los puntos, y eso es lo que conducirá a avances futuros para mejorarlos significativamente, "Dice Krauss.