p (Phys.org) - Fora de sua carreira como um notável nanoquímico, O diretor do Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), Paul Alivisatos, é um fotógrafo ávido. Para mostrar suas fotos, seu dispositivo preferido é um tablet Kindle Fire HDX porque "a tela colorida é muito melhor do que outros tablets, " ele diz. p O que ele pode deixar de mencionar ao espectador é que ele não apenas tirou a foto, ele também ajudou a inventar a nanotecnologia, permitindo ao espectador ver aqueles verdes brilhantes, tintos ricos, e blues em negrito, tudo ao mesmo tempo usando significativamente menos energia. Na verdade, a tela do Kindle utiliza uma tecnologia fabricada pela Nanosys, uma startup Alivisatos co-fundada em 2001 para comercializar pontos quânticos.

p "Os pontos quânticos oferecem pureza de cor muito alta e podem fazer uma tela colorida com uma gama de cores mais ampla, então é muito agradável aos olhos, "Alivisatos disse." Eles também são muito eficientes em termos de energia. "

p Foi em seu laboratório há quase 20 anos que, junto com o colaborador Shimon Weiss, Alivisatos sintetizou nanocristais esféricos feitos de um núcleo de seleneto de cádmio dentro de uma concha de sulfeto de cádmio. O que é notável sobre esses pontos quânticos é que eles podem emitir luz extremamente pura de quase qualquer cor, dependendo de seu tamanho.

p Desde então, Os pontos quânticos do Berkeley Lab não só encontraram seu caminho em tablets, telas de computador, e TVs, eles também são usados ​​em ferramentas de imagens médicas e biológicas, e agora o laboratório de Alivisatos os está explorando para células solares e também para aplicações de imagens cerebrais.

p Como o tamanho dos pontos quânticos pode ser facilmente "ajustado" - pontos de tamanhos diferentes emitem cores diferentes - o reino das aplicações possíveis é vasto. "Existem muitos milhares de grupos de pesquisa acadêmica em todo o mundo usando pontos quânticos regularmente, "Alivisatos disse.

p Nanosys, baseado em Milpitas, Califórnia, emprega cerca de 100 pessoas e produz 25 toneladas de pontos quânticos todos os anos, o suficiente para 10 milhões de TVs. Os pontos quânticos são nanocristais inorgânicos feitos de semicondutores e compreendem uma nova classe de materiais. "Sua propriedade única é que a largura da linha de emissão é muito estreita, na ordem de 30 nanômetros, "disse o cientista-chefe da Nanosys, Jian Chen." Isso os torna muito puros em cores. Eles são essencialmente os fósforos de cor mais puros que existem. "

p Os visores na maioria dos produtos eletrônicos no mercado hoje usam telas de cristal líquido (LCD), que normalmente envolvem brilhar uma luz branca através de uma série de filtros para produzir o espectro de cores. Isso resulta em desperdício de energia. Os pontos quânticos da Nanosys são projetados para aprimorar a cor e o desempenho energético dos monitores LCD.

p Acontece que a estrutura core-shell dos pontos quânticos sintetizados no laboratório de Alivsatos foi um grande avanço para alcançar alta eficiência de conversão de luz. "Usando a estrutura de núcleo-casca, a eficiência de conversão de fótons pode ser tão boa quanto, ou perto de, 100 por cento, "Disse Chen." O que isso significa é, se 100 fótons atingirem um ponto quântico, quase 100 fótons podem ser emitidos pelo ponto quântico. "

p A Nanosys afirma que sua tecnologia torna os monitores 20% mais eficientes em termos de energia, significando maior vida útil da bateria para o dispositivo. "Vinte por cento não parece uma grande quantidade, mas quando você considera que a tela usa metade da energia de um tablet ou dispositivo, na verdade é uma grande melhoria, "disse o porta-voz da Nanosys, Jeff Yurek.

p Em algum ponto futuro, Yurek diz que a Nanosys pode desenvolver uma aplicação de iluminação para seus pontos quânticos. "Os pontos quânticos são os emissores de luz mais eficientes do mundo - eles são quase 100 por cento eficientes, "disse ele." Existem coisas interessantes que você pode fazer em termos de iluminação geral. Poderíamos tornar uma lâmpada LED mais eficiente com a qualidade de cor de uma lâmpada incandescente. Isso é algo mais adiante para nós. "

p A outra empresa de pontos quânticos da Alivisatos - Quantum Dot Corp., que ele cofundou em 1998 para comercializar o uso de pontos quânticos para marcação luminescente de tecidos biológicos - desde então foi adquirido, e essa tecnologia agora é encontrada em ferramentas de imagens médicas e biológicas feitas pela Thermo Fisher Scientific.

p Enquanto isso, ele continua a trabalhar em pontos quânticos para outras aplicações. Uma das principais áreas é a pesquisa do cérebro, tema de uma importante iniciativa científica anunciada pelo presidente Obama em 2013, Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN).

p "Para a atividade cerebral, pontos quânticos como os conhecemos não são tão úteis para medir o potencial de membrana em neurônios e coisas assim, mas há muitas ideias sobre como fazer novas gerações de pontos quânticos que seriam sensíveis aos neurotransmissores, então pode haver potencial para neuroimagem, "disse ele." É uma fase muito inicial, mas certamente estamos trabalhando em coisas assim. "

p Outra aplicação possível é para células solares, que era o foco original da Nanosys quando foi lançada. "Por um tempo, fiquei desanimado com as aplicações de energia solar, "Alivisatos disse." Mais recentemente, temos trabalhado como parte deste (Departamento de Energia) Energy Frontier Research Center com grupos da Caltech e da University of Illinois [o Light-Material Interactions in Energy Conversion Center liderado pelo California Institute of Technology]. Temos ideias para concentradores de luminescência, onde os pontos quânticos podem ter vantagens muito significativas para a energia solar. Portanto, temos uma nova ideia. Ainda não foi comprovado em laboratório, mas o trabalho inicial é promissor. "