p Os pontos quânticos apresentam fluorescência em uma variedade de cores sob a luz ultravioleta no laboratório de química do professor Todd Krauss. Crédito:Foto da Universidade de Rochester / J. Adam Fenster
p Por mais de 30 anos, pesquisadores têm criado pontos quânticos - minúsculos, cristalino, semicondutores em nanoescala com notáveis propriedades ópticas e eletrônicas. p Eles os aplicaram para melhorar os aparelhos de televisão, por exemplo, para realçar muito a cor. Uma série de outras aplicações estão sendo buscadas, envolvendo circuitos integrados, células solares, Informática, imagens médicas, e impressão a jato de tinta, entre outros.
p Mas a síntese de pontos quânticos ocorreu em grande parte por tentativa e erro, porque pouco se sabe sobre como os produtos químicos envolvidos na formação de pontos quânticos - alguns altamente tóxicos - realmente interagem para formar as nanopartículas resultantes.
p Isso pode estar prestes a mudar. Em um jornal em
Nature Communications , Todd Krauss, professor e presidente do Departamento de Química da Universidade de Rochester, e a estudante de doutorado Leah Frenette, o autor principal, descrevem os mecanismos subjacentes envolvidos na formação de uma classe amplamente usada de pontos quânticos que usam compostos de cádmio e selênio como seus precursores moleculares.
p Ironicamente, a equipe descobriu que, em um ponto durante este processo, o mais seguro, compostos mais controláveis agora empregados se decompõem nos mesmos compostos altamente tóxicos que foram usados na produção inicial de pontos quânticos há 30 anos.
p O professor de química Todd Krauss (à esquerda) e a estudante de graduação Leah Frenette são retratados com pontos quânticos no laboratório de Krauss em Hutchison Hall. Os dois descreveram os mecanismos subjacentes envolvidos na produção de pontos quânticos. Crédito:J. Adam Fenster
p "Basicamente, voltamos ao 'futuro' com nossa descoberta, "diz Krauss." O que Leah descobriu foi, durante a reação de síntese de pontos quânticos, os compostos usados atualmente se decompõem nos próprios produtos químicos que temos tentado evitar há décadas, que então reagem para formar os pontos quânticos. "
p As evidências, Krauss diz, constituem uma "descoberta fundamental" que poderia potencialmente:
- Levam à remoção de muitas das suposições na produção de pontos quânticos de cádmio / selênio que levaram a inconsistências e irreprodutibilidade, dificultando as aplicações industriais.
- Alerte os pesquisadores e empresas que trabalham em sínteses de pontos quânticos em larga escala que aqueles altamente tóxicos seleneto de hidrogênio e complexos de cádmio aquil (indiscutivelmente os produtos químicos mais perigosos do mundo) ainda estão "espreitando" como parte do processo de síntese.
- Ajude a explicar o comportamento químico das fosfinas usadas em uma ampla gama de reações de pontos quânticos em altas temperaturas.
p Pontos quânticos, que exibem propriedades intermediárias entre semicondutores em massa e moléculas individuais, são materiais particularmente interessantes porque têm propriedades altamente "ajustáveis". Por exemplo, pontos quânticos maiores emitem comprimentos de onda mais longos, produzindo tintos e laranjas. Pontos menores emitem comprimentos de onda mais curtos, resultando em azuis e verdes, embora as cores e tamanhos específicos variem dependendo da composição exata do ponto quântico.
p Um ponto quântico tem a estabilidade química e foto dos minerais, mas tem uma camada de moléculas orgânicas do lado de fora que “permite que seja manipulado da mesma forma que você manipularia pequenas moléculas em solução. Você pode pulverizá-los, você pode revesti-los em superfícies, você pode misturá-los, e fazer todas as químicas diferentes com eles, ”Diz Todd Krauss, professor e catedrático de química. Crédito:Michael Osadciw
p "Você muda a temperatura, você muda as concentrações do precursor, você muda o volume do frasco, você muda o solvente, e eventualmente você encontra a combinação certa de fatores que fornecem partículas (pontos) de alta qualidade, "Krauss diz.
p Ele compara as atuais abordagens sintéticas a um audiófilo ajustando os botões de agudos e graves em um sistema de som, sem qualquer compreensão profunda das ondas senoidais.
p "Funciona. Mas, em algum momento, sentimos que você tem que descobrir exatamente como os pontos são feitos, e é isso que levará a descobertas futuras para torná-los significativamente melhores, "Krauss diz.
