Investigadores del MIPT y del Instituto de Problemas de Física Química RAS han propuesto una forma simple y conveniente de obtener puntos cuánticos de tamaño arbitrario necesarios para experimentos físicos a través del envejecimiento químico. El estudio fue publicado en Materiales hoy Química .

Los puntos cuánticos coloidales son cristales nanométricos cuyo tamaño determina la frecuencia a la que emiten y absorben radiación electromagnética. Se utilizan en células solares, Sets de televisión, sistemas de alarma contra incendios y más.

El Laboratorio MIPT de Fotónica de Nanoestructuras Cuánticas realiza investigaciones utilizando puntos cuánticos de sulfuro de plomo. El enfoque convencional para su síntesis, conocida como inyección en caliente, implica mezclar dos de los llamados precursores, compuestos que contienen plomo y azufre, en condiciones particulares. Este proceso se controla utilizando reactivos y equipos especiales para crear puntos cuánticos del tamaño deseado. Sin embargo, la síntesis es compleja, costoso y no produce puntos de todos los tamaños requeridos.

"Si un físico necesita algunos puntos cuánticos pero no tiene equipo para fabricarlos, solían gastar bastante dinero para encargar síntesis u ordenar los productos desde el extranjero a través de un catálogo. Y no podrías comprar puntos de tamaño arbitrario, "dijo Ivan Shuklov, subdirector del Laboratorio MIPT de Fotónica de Nanoestructuras Cuánticas. "Así que buscamos una forma simple y asequible de obtener puntos cuánticos de sulfuro de plomo que no requirieran ningún equipo o habilidad especializada y producirían puntos de cualquier tamaño y, por lo tanto, precisamente las propiedades necesarias".

Experimentando con varios compuestos, los investigadores encontraron que el espectro de puntos cuánticos cambia en presencia de una mezcla de ácido oleico y oleilamina. La microscopía electrónica permitió ver más de cerca lo que estaba sucediendo, mostrando que la mezcla de los dos productos químicos realmente revierte la síntesis estándar, provocando que los átomos de azufre y plomo se retiren de nuevo a la solución, reduciendo gradualmente el tamaño del punto. Más importante, la distribución del tamaño de los puntos siguió siendo la misma. En otras palabras, obtienes básicamente los mismos puntos que tenías antes de introducir la mezcla, solo que se hacen más pequeños y por lo tanto alteran sus propiedades.

El enfoque estándar para sintetizar puntos cuánticos también emplea ácido oleico y oleilamina, pero los productos químicos se utilizan en diferentes etapas. Es su aplicación simultánea y la interacción mutua lo que resultó permitir un envejecimiento controlado de los cristales. Es decir, el predecible cambio a largo plazo en las propiedades de los cristales a lo largo del tiempo.

"Hemos propuesto una solución que permite a un experimentador que tiene puntos cuánticos de 10 nanómetros reducirlos de manera predecible a 8 nanómetros mañana". a 6 nanómetros al día siguiente, etcétera. Respectivamente, la frecuencia de absorción cambiará de 2 micrómetros a 1,8 micrómetros la primera vez y luego a 1,5 micrómetros, "explicó Vladimir Razumov, el jefe del Laboratorio de Fotónica de Nanoestructuras Cuánticas del MIPT. "Básicamente, de un lote de puntos cuánticos coloidales genéricos, puede producir aquellos con exactamente el tamaño y las propiedades correctos para sus necesidades. Con nuestra técnica, un físico sin ningún equipo especial más que algunos tubos de ensayo puede convertir una muestra de puntos cuánticos en cualquier tamaño. Todo lo que se necesita es esperar a que los puntos 'envejezcan' al tamaño apropiado ".