Comprender mejor la ciencia que sustenta técnicas conocidas para desarrollar puntos cuánticos (diminutos nanocristales semiconductores) puede ayudar a reducir las conjeturas de las prácticas actuales a medida que los científicos de materiales las utilizan para fabricar mejores paneles solares y pantallas digitales.

Solo mil millonésimas de metro de ancho Los puntos cuánticos se preparan habitualmente en solución y se recubren o rocían como tinta para crear una película delgada conductora de electricidad que se utiliza para fabricar dispositivos. "Pero encontrar la mejor manera de hacerlo ha sido una cuestión de prueba y error, "dice el científico de materiales Ahmad R. Kirmani. Ahora, con colegas de KAUST y la Universidad de Toronto, Canadá, ha revelado por qué ciertas técnicas conocidas pueden mejorar drásticamente el rendimiento de la película.

Los puntos cuánticos absorben y emiten diferentes longitudes de onda de luz según su tamaño. Esto significa que se pueden ajustar para que sean absorbentes altamente eficientes en paneles solares, o para emitir diferentes colores para una pantalla, simplemente haciendo los cristales más grandes o más pequeños.

Los puntos se cultivan comúnmente a partir de plomo y azufre en solución. Dado que las propiedades de los puntos dependen de su tamaño, su crecimiento debe detenerse en el punto correcto, lo cual se hace agregando moléculas especiales para limitar su crecimiento. Los ingenieros suelen utilizar moléculas de ácido oleico, cada uno con 18 átomos de carbono, que se adhieren a la superficie del cristal, como pelos, bloqueando el crecimiento.

Esto crea una solución de puntos adecuada para recubrir para crear una película. Todavía, esta película no es buena para conducir electricidad porque las moléculas de ácido largas obstaculizan el flujo de electrones entre los nanocristales. Entonces, los ingenieros agregan moléculas más cortas. Estos "enlazadores" solo tienen alrededor de dos átomos de carbono por molécula. Los enlazadores reemplazan las moléculas de recubrimiento largas, conductancia creciente. "El método se ha utilizado durante un par de décadas, pero nadie había investigado exactamente lo que pasa, "dice Kirmani.

Descubrir, El equipo de Kirmani utilizó una microbalanza para monitorear el intercambio de ácido oleico por enlazadores durante la transición. Midieron el espacio entre los puntos dispersando rayos X de ellos, y también registraron el espesor cambiante de la película, Características de densidad y absorción óptica.

En lugar de ver un cambio suave en las propiedades de la película, vieron un salto repentino, que marcaba una transición de fase. Cuando aproximadamente todas las moléculas de ácido han sido desplazadas por enlazadores, los puntos se acercan bruscamente, y la conductividad se dispara.

Kirmani espera que otros equipos se sientan inspirados para investigar más, posiblemente deteniendo el proceso de transición en algún punto a mitad de camino e introduciendo varias moléculas en la superficie del punto para ver qué características novedosas emergen. "Hay mucho potencial para llevar este conocimiento a nuevos paradigmas para las nuevas tecnologías, " él dice.