p Para a longa lista de descobertas fortuitas - gravidade, penicilina, o Novo Mundo - adicione isto:Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (Laboratório de Berkeley) descobriram por que uma técnica promissora para fazer pontos quânticos e nanobastões tem sido uma decepção até agora. Melhor ainda, eles também descobriram como corrigir o problema. p Uma equipe de pesquisadores liderada pelo químico Paul Alivisatos, diretor do Berkeley Lab, e Prashant Jain, um químico agora na Universidade de Illinois, descobriu por que os nanocristais feitos de vários componentes em solução por meio da troca de cátions (íons positivos) têm sido emissores de luz fracos. O problema, eles encontraram, provém de impurezas no produto final. A equipe também demonstrou que essas impurezas podem ser removidas por meio do calor.

p "Ao aquecer esses nanocristais a 100 graus Celsius, fomos capazes de remover as impurezas e aumentar sua luminescência 400 vezes em 30 horas, "diz Jain, membro do grupo de pesquisa da Alivisatos quando este trabalho foi concluído. "Quando as impurezas foram removidas, as propriedades optoeletrônicas dos nanocristais feitos por meio de troca catiônica eram comparáveis ​​em qualidade aos pontos e nanobastões sintetizados convencionalmente."

p Diz Alivisatos, "Com nossas novas descobertas, a técnica de troca catiônica realmente se torna um método que pode ser amplamente usado para fazer novos nanocristais de alto grau optoeletrônico. "

p Jain é o autor principal e Alivisatos o autor correspondente de um artigo que descreve este trabalho na revista Angewandte Chemie intitulado "Nanocristais altamente luminescentes da remoção de átomos de impureza residuais da síntese de troca iônica." Outros autores foram Brandon Beberwyck, Lam-Kiu Fong e Mark Polking.

p Pontos quânticos e nanobastões são nanocristais semicondutores emissores de luz que têm uma ampla gama de aplicações, incluindo bioimagem, energia solar e tecnologias de tela. Tipicamente, esses nanocristais são sintetizados a partir de coloides - partículas suspensas em solução. Como uma alternativa, Alivisatos e seu grupo de pesquisa desenvolveram uma nova técnica de síntese baseada em solução na qual os nanocristais são quimicamente transformados pela troca ou substituição de todos os cátions na estrutura cristalina por outro tipo de cátion. Essa técnica de troca catiônica possibilita a produção de novos tipos de nanocristais de núcleo / casca inacessíveis por meio da síntese convencional. Os nanocristais de núcleo / casca são heteroestruturas em que um tipo de semicondutor é colocado dentro de outro, por exemplo, um núcleo de seleneto de cádmio (CdSe) e uma concha de sulfeto de cádmio (CdS).

p "Embora seja uma promessa para a fabricação simples e barata de nanocristais multicomponentes, a técnica de troca catiônica produziu pontos quânticos e nanobastões que funcionam mal em dispositivos ópticos e eletrônicos, "diz Alivisatos, uma autoridade mundial em síntese de nanocristais que tem um compromisso conjunto com a Universidade da Califórnia (UC) Berkeley, onde ele é o professor de Nanotecnologia Larry e Diane Bock.

p Como Jain conta a história, ele estava no processo de descartar nanocristais de CdSe / CuS em solução com seis meses de idade quando, por falta de hábito, ele testou os nanocristais sob luz ultravioleta. Para sua surpresa, ele observou uma luminescência significativa. As medições espectrais subsequentes e a comparação dos novos dados com os antigos mostraram que a luminescência dos nanocristais aumentou em pelo menos sete vezes.

p "Foi uma descoberta acidental e muito emocionante, "Jain diz, "mas como ninguém quer esperar seis meses para que suas amostras se tornem de alta qualidade, decidi aquecer os nanocristais para acelerar qualquer processo que estivesse causando o aumento de sua luminescência."

p Jain e a equipe suspeitaram e o estudo subsequente confirmou que as impurezas - cátions originais que acabam sendo deixados para trás na estrutura do cristal durante o processo de troca - eram as culpadas.

p "Mesmo algumas impurezas catiônicas em um nanocristal são suficientes para serem eficazes na captura útil, portadores de carga energética, "Jain diz." Na maioria dos pontos quânticos ou nanobastões, portadores de carga são deslocalizados em todo o nanocristal, tornando mais fácil para eles encontrarem impurezas, não importa quão poucos possam ser, dentro do nanocristal. Ao aquecer a solução para remover essas impurezas e desligar essa armadilha mediada por impurezas, damos aos portadores de carga tempo suficiente para se combinar radiativamente e, assim, aumentar a luminescência. "

p Uma vez que os carregadores também são fundamentais no transporte eletrônico, desempenho fotovoltaico, e processos fotocatalíticos, Jain diz que desligar a captura mediada por impurezas também deve aumentar essas propriedades optoeletrônicas em nanocristais sintetizados por meio da técnica de troca catiônica.