Cientistas da Universidade da Cidade de Osaka e colegas no Japão descobriram uma maneira de controlar uma interação entre os pontos quânticos que podem melhorar muito o transporte de carga, levando a células solares mais eficientes. Suas descobertas foram publicadas no jornal Nature Communications .

O engenheiro de nanomateriais DaeGwi Kim liderou uma equipe de cientistas na Universidade da cidade de Osaka, RIKEN Center for Emergent Matter Science e Kyoto University para investigar maneiras de controlar uma propriedade chamada ressonância quântica em estruturas em camadas de pontos quânticos chamados superredes.

"Nosso método simples para o ajuste fino da ressonância quântica é uma contribuição importante para materiais ópticos e processamento de materiais em nanoescala, "diz Kim.

Os pontos quânticos são partículas semicondutoras de tamanho nanométrico com propriedades ópticas e eletrônicas interessantes. Quando a luz brilha sobre eles, por exemplo, eles emitem luz forte em temperatura ambiente, uma propriedade chamada fotoluminescência. Quando os pontos quânticos estão próximos o suficiente um do outro, seus estados eletrônicos são acoplados, um fenômeno chamado ressonância quântica. Isso melhora muito sua capacidade de transportar elétrons entre eles. Os cientistas têm querido fabricar dispositivos usando essa interação, incluindo células solares, tecnologias de exibição, e dispositivos termoelétricos.

Contudo, eles acharam difícil controlar as distâncias entre os pontos quânticos em 1D, Estruturas 2-D e 3-D. Os processos de fabricação atuais usam ligantes longos para manter os pontos quânticos juntos, o que dificulta suas interações.

Kim e seus colegas descobriram que podiam detectar e controlar a ressonância quântica usando pontos quânticos de telureto de cádmio conectados com ligantes curtos de N-acetil-L-cisteína. Eles controlaram a distância entre as camadas de pontos quânticos, colocando uma camada espaçadora entre eles feita de polieletrólitos de carga oposta. A ressonância quântica é detectada entre os pontos empilhados quando a camada espaçadora é mais fina do que dois nanômetros. Os cientistas também controlaram a distância entre os pontos quânticos em uma única camada, e, portanto, ressonância quântica, alterando a concentração de pontos quânticos usados ​​no processo de estratificação.

A próxima equipe planeja estudar as propriedades ópticas, especialmente fotoluminescência, de superredes de pontos quânticos feitas usando sua abordagem camada por camada. "Isso é extremamente importante para a realização de novos dispositivos eletrônicos ópticos feitos com superredes de pontos quânticos, "diz Kim.

Kim acrescenta que seu método de fabricação pode ser usado com outros tipos de pontos quânticos e nanopartículas solúveis em água. "Combinando diferentes tipos de pontos quânticos semicondutores, ou combinar pontos quânticos semicondutores com outras nanopartículas, irá expandir as possibilidades de novo design de materiais, "diz Kim.