Los nuevos puntos cuánticos coloidales están formados por un núcleo emisor de cadmio / selenio (Cd / Se) encerrado en una capa de CdxZn1-xSe graduada en composición en la que la fracción de zinc frente a cadmio aumenta hacia la periferia del punto. Debido a un desajuste de celosía direccionalmente asimétrico entre CdSe y ZnSe, el núcleo, arriba a la derecha, se comprime con más fuerza perpendicular al eje del cristal que a lo largo de él. Esto conduce a modificaciones de la estructura electrónica del núcleo CdSe, que afecta beneficiosamente sus propiedades de emisión de luz. Imagen inferior:trazas experimentales de intensidad de emisión de un punto cuántico convencional (panel superior) y un nuevo punto cuántico comprimido asimétricamente (panel inferior) resueltos espectral y temporalmente. La emisión del punto cuántico convencional muestra fuertes fluctuaciones espectrales ("saltos espectrales" y "difusión espectral"). La emisión de los puntos cuánticos comprimidos asimétricamente es muy estable tanto en intensidad como en dominios espectrales. Además, muestra un ancho de línea mucho más estrecho, que está por debajo de la energía térmica a temperatura ambiente (25 meV). Crédito:Laboratorio Nacional de Los Alamos
Intencionalmente "aplastar" los puntos cuánticos coloidales durante la síntesis química crea puntos capaces de estabilizar, Emisión de luz "sin parpadeo" que es completamente comparable con la luz producida por puntos hechos con procesos más complejos. Los puntos aplastados emiten una luz espectralmente estrecha con una intensidad muy estable y una energía de emisión no fluctuante. Una nueva investigación en el Laboratorio Nacional de Los Alamos sugiere que los puntos cuánticos coloidales tensos representan una alternativa viable a las fuentes de luz a nanoescala empleadas actualmente. y merecen ser explorados como una sola partícula, fuentes de luz a nanoescala para circuitos ópticos "cuánticos", sensores ultrasensibles, y diagnósticos médicos.
"Además de exhibir un rendimiento muy mejorado con respecto a los puntos cuánticos producidos tradicionalmente, estos nuevos puntos tensos podrían ofrecer una flexibilidad sin precedentes en la manipulación de su color de emisión, en combinación con lo inusualmente estrecho, ancho de línea 'subtérmico', "dijo Victor Klimov, investigador principal de Los Alamos en el proyecto. "Los puntos aplastados también muestran compatibilidad con prácticamente cualquier sustrato o medio de inclusión, así como con varios entornos químicos y biológicos".
Las nuevas técnicas de procesamiento coloidal permiten la preparación de emisores de puntos cuánticos virtualmente ideales con rendimientos cuánticos de emisión de casi el 100 por ciento mostrados para una amplia gama de visibles, longitudes de onda infrarroja y ultravioleta. Estos avances se han aprovechado en una variedad de tecnologías de emisión de luz, dando como resultado la comercialización exitosa de pantallas de puntos cuánticos y televisores.
La próxima frontera es la exploración de puntos cuánticos coloidales como una sola partícula, fuentes de luz a nanoescala. Tales tecnologías futuras de "punto único" requerirían partículas con alta estabilidad, características espectrales no fluctuantes. Recientemente, Ha habido un progreso considerable en la eliminación de variaciones aleatorias en la intensidad de las emisiones mediante la protección de un pequeño núcleo emisor con una capa exterior especialmente gruesa. Sin embargo, estas estructuras de capa gruesa todavía exhiben fuertes fluctuaciones en los espectros de emisión.
En una nueva publicación de la revista Materiales de la naturaleza , Los investigadores de Los Alamos demostraron que las fluctuaciones espectrales en la emisión de un solo punto pueden suprimirse casi por completo mediante la aplicación de un nuevo método de "ingeniería de deformaciones". La clave en este enfoque es combinar en un motivo de núcleo / capa dos semiconductores con desajuste reticular direccionalmente asimétrico, lo que da como resultado una compresión anisotrópica del núcleo emisor.
Esto modifica las estructuras de los estados electrónicos de un punto cuántico y, por lo tanto, sus propiedades de emisión de luz. Una implicación de estos cambios es la realización del régimen de neutralidad de carga local del estado emisor "excitón", lo que reduce en gran medida su acoplamiento a las vibraciones de la celosía y al entorno electrostático fluctuante, clave para suprimir las fluctuaciones en el espectro emitido. Un beneficio adicional de las estructuras electrónicas modificadas es el estrechamiento dramático del ancho de la línea de emisión, que se vuelve más pequeña que la energía térmica a temperatura ambiente.
