p Instrumentos que medem as propriedades da luz, conhecidos como espectrômetros, são amplamente usados ​​na área física, químico, e pesquisa biológica. Esses dispositivos geralmente são muito grandes para serem portáteis, mas os cientistas do MIT agora mostraram que podem criar espectrômetros pequenos o suficiente para caber dentro de uma câmera de smartphone, usando minúsculas nanopartículas semicondutoras chamadas pontos quânticos. p Esses dispositivos podem ser usados ​​para diagnosticar doenças, especialmente problemas de pele, ou para detectar poluentes ambientais e condições alimentares, disse Jie Bao, um ex-pós-doutorado do MIT e o principal autor de um artigo que descreve os espectrômetros de pontos quânticos na edição de 2 de julho da Natureza .

p Este trabalho também representa uma nova aplicação para pontos quânticos, que têm sido usados ​​principalmente para rotular células e moléculas biológicas, bem como em telas de computador e televisão.

p "Usar pontos quânticos para espectrômetros é uma aplicação tão direta em comparação com tudo o que tentamos fazer, e acho isso muito atraente, "diz Moungi Bawendi, o Lester Wolfe Professor of Chemistry no MIT e o autor sênior do artigo.

p Espectrômetros de encolhimento

p Os primeiros espectrômetros consistiam em prismas que separam a luz em seus comprimentos de onda constituintes, enquanto os modelos atuais usam equipamento óptico, como grades de difração para obter o mesmo efeito. Os espectrômetros são usados ​​em uma ampla variedade de aplicações, como estudar processos atômicos e níveis de energia na física, ou analisar amostras de tecido para pesquisa e diagnóstico biomédico.

p Substituir aquele equipamento óptico volumoso por pontos quânticos permitiu que a equipe do MIT reduzisse os espectrômetros para aproximadamente o tamanho de um quarto dos EUA, e tirar proveito de algumas das propriedades úteis inerentes dos pontos quânticos.

p Pontos quânticos, um tipo de nanocristais descoberto no início dos anos 1980, são feitos pela combinação de metais como chumbo ou cádmio com outros elementos, incluindo enxofre, selênio, ou arsênico. Ao controlar a proporção desses materiais de partida, a temperatura, e o tempo de reação, os cientistas podem gerar um número quase ilimitado de pontos com diferenças em uma propriedade eletrônica conhecida como bandgap, que determina os comprimentos de onda da luz que cada ponto irá absorver.

p Contudo, a maioria das aplicações existentes para pontos quânticos não tira proveito dessa grande variedade de absorbância de luz. Em vez de, a maioria dos aplicativos, como células de rotulagem ou novos tipos de telas de TV, explorar a fluorescência dos pontos quânticos - uma propriedade que é muito mais difícil de controlar, Bawendi diz. "É muito difícil fazer algo com uma fluorescência muito forte, "ele diz." Você tem que proteger os pontos, você tem que fazer toda essa engenharia. "

p Os cientistas também estão trabalhando em células solares baseadas em pontos quânticos, que dependem da capacidade dos pontos de converter luz em elétrons. Contudo, este fenômeno não é bem compreendido, e é difícil de manipular.

p Por outro lado, As propriedades de absorção dos pontos quânticos são bem conhecidas e muito estáveis. “Se pudermos contar com essas propriedades, é possível criar aplicativos que terão um impacto maior no curto prazo relativo, "Bao diz.

p Amplo espectro

p O novo espectrômetro de pontos quânticos implanta centenas de materiais de pontos quânticos, cada um filtrando um conjunto específico de comprimentos de onda de luz. Os filtros de pontos quânticos são impressos em um filme fino e colocados no topo de um fotodetector, como os dispositivos de carga acoplada (CCDs) encontrados em câmeras de telefones celulares.

p Os pesquisadores criaram um algoritmo que analisa a porcentagem de fótons absorvidos por cada filtro, em seguida, recombina as informações de cada um para calcular a intensidade e o comprimento de onda dos raios de luz originais.

p Quanto mais materiais de pontos quânticos existem, quanto mais comprimentos de onda podem ser cobertos e maior resolução pode ser obtida. Nesse caso, os pesquisadores usaram cerca de 200 tipos de pontos quânticos espalhados por um intervalo de cerca de 300 nanômetros. Com mais pontos, tais espectrômetros poderiam ser projetados para cobrir uma faixa ainda mais ampla de frequências de luz.

p "Bawendi e Bao mostraram uma bela maneira de explorar a absorção óptica controlada de pontos quânticos semicondutores para espectrômetros em miniatura. Eles demonstram um espectrômetro que não é apenas pequeno, mas também com alto rendimento e alta resolução espectral, que nunca foi alcançado antes, "diz Feng Wang, um professor associado de física da Universidade da Califórnia em Berkeley que não estava envolvido na pesquisa.

p Se incorporado em pequenos dispositivos portáteis, este tipo de espectrômetro pode ser usado para diagnosticar doenças da pele ou analisar amostras de urina, Diz Bao. Eles também podem ser usados ​​para rastrear sinais vitais, como pulso e nível de oxigênio, ou para medir a exposição a diferentes frequências de luz ultravioleta, que variam muito em sua capacidade de danificar a pele.

p "O componente central de tais espectrômetros - a matriz de filtro de pontos quânticos - é fabricado com processamento e impressão baseados em solução, permitindo assim uma redução significativa de custo potencial, "Bao acrescenta.