Os pesquisadores de materiais da North Carolina State University aperfeiçoaram uma técnica que lhes permite aplicar revestimentos de sílica controlados com precisão a nanobastões de pontos quânticos em um dia - até 21 vezes mais rápido do que os métodos anteriores. Além de economizar tempo, o avanço significa que os pontos quânticos são menos propensos a se degradar, preservando suas propriedades ópticas vantajosas.

Os pontos quânticos são materiais semicondutores em nanoescala cujo tamanho pequeno faz com que tenham níveis de energia de elétrons que diferem das versões em escala maior do mesmo material. Ao controlar o tamanho dos pontos quânticos, os pesquisadores podem controlar os níveis de energia relevantes - e esses níveis de energia fornecem aos pontos quânticos novas propriedades ópticas. Essas características tornam os pontos quânticos promissores para aplicações como optoeletrônica e tecnologias de exibição.

Mas os pontos quânticos são rodeados por ligantes, que são moléculas orgânicas sensíveis ao calor. Se os ligantes estiverem danificados, as propriedades ópticas dos pontos quânticos sofrem.

"Queríamos revestir os pontos quânticos em forma de bastão com sílica para preservar suas propriedades químicas e ópticas, "diz Bryan Anderson, um ex-Ph.D. estudante da NC State que é o autor principal de um artigo sobre o trabalho. "Contudo, revestir nanobastões de pontos quânticos de maneira precisa apresenta desafios próprios. "

Trabalhos anteriores de outras equipes de pesquisa usaram água e amônia em solução para facilitar o revestimento de nanobastões de pontos quânticos com sílica. Contudo, essas técnicas não controlaram independentemente as quantidades de água e amônia usadas no processo.

Ao controlar de forma independente as quantidades de água e amônia usadas, os pesquisadores da NC State foram capazes de igualar ou exceder a precisão dos revestimentos de sílica alcançada por métodos anteriores. Além disso, usando sua abordagem, a equipe da NC State foi capaz de concluir todo o processo de revestimento de sílica em um único dia - em vez de até uma a três semanas necessárias para outros processos.

"O tempo do processo é importante, porque quanto mais demorado o processo, o mais provável é que os nanobastões de pontos quânticos sendo revestidos se degradem, "diz Joe Tracy, professor associado de ciência e engenharia de materiais na NC State e autor sênior do artigo. "O fator tempo também pode ser importante quando pensamos em escalar esse processo para os processos de manufatura."

Dito isto, os pesquisadores ainda têm um problema.

O processo de aplicação do revestimento de sílica grava a superfície de sulfeto de cádmio dos nanobastões de pontos quânticos, que encurta o comprimento dos nanobastões em até quatro ou cinco nanômetros. Esse encurtamento é indicativo de corrosão, o que reduz o brilho da luz emitida pelos nanobastões de pontos quânticos.

"Achamos que a amônia pode ser a culpada, "Tracy diz." Temos algumas ideias que estamos buscando, focado em como substituir outro catalisador para a amônia, a fim de minimizar a corrosão e melhor preservar as propriedades ópticas do nanorod de ponto quântico. "

O papel, "Revestimento de sílica de nanorods de pontos quânticos de CdSe / CdS / Shell com morfologias controladas, "é publicado online no jornal Química de Materiais . O artigo foi coautor de Wei-Chen Wu, um ex-Ph.D. estudante no laboratório de Tracy. O trabalho foi realizado com o apoio da National Science Foundation sob o número de concessão DMR-1056653.

Tracy publicou anteriormente pesquisas relacionadas em Química de Materiais no revestimento de nanobastões de ouro com cascas de sílica.