Novos pontos quânticos coloidais são formados por um núcleo emissor de cádmio / selênio (Cd / Se) fechado em uma camada de CdxZn1-xSe com composição graduada, em que a fração de zinco versus cádmio aumenta em direção à periferia do ponto. Devido a uma incompatibilidade de rede direcionalmente assimétrica entre CdSe e ZnSe, o nucleo, no canto superior direito, é comprimido mais fortemente perpendicular ao eixo do cristal do que ao longo dele. Isso leva a modificações da estrutura eletrônica do núcleo CdSe, o que afeta beneficamente suas propriedades de emissão de luz. Imagem inferior:Traços experimentais de intensidade de emissão de um ponto quântico convencional (painel superior) e um novo ponto quântico compactado assimetricamente (painel inferior) resolvido espectralmente e temporalmente. A emissão do ponto quântico convencional mostra fortes flutuações espectrais ("saltos espectrais" e "difusão espectral"). A emissão dos pontos quânticos comprimidos assimetricamente é altamente estável em ambos os domínios de intensidade e espectral. Além disso, mostra uma largura de linha muito mais estreita, que está abaixo da energia térmica à temperatura ambiente (25 meV). Crédito:Laboratório Nacional de Los Alamos
Intencionalmente "esmagando" os pontos quânticos coloidais durante a síntese química cria pontos capazes de ser estáveis, Emissão de luz "sem piscar" que é totalmente comparável com a luz produzida por pontos feitos com processos mais complexos. Os pontos comprimidos emitem luz espectralmente estreita com uma intensidade altamente estável e uma energia de emissão não flutuante. Uma nova pesquisa no Laboratório Nacional de Los Alamos sugere que os pontos quânticos coloidais tensos representam uma alternativa viável às fontes de luz em nanoescala atualmente empregadas, e eles merecem exploração como uma única partícula, fontes de luz em nanoescala para circuitos ópticos "quânticos", sensores ultrassensíveis, e diagnósticos médicos.
"Além de apresentar um desempenho muito melhorado em relação aos pontos quânticos tradicionais produzidos, esses novos pontos tensos podem oferecer flexibilidade sem precedentes na manipulação de sua cor de emissão, em combinação com o invulgarmente estreito, largura de linha 'subtermal', "disse Victor Klimov, pesquisador líder de Los Alamos no projeto. "Os pontos amassados também mostram compatibilidade com virtualmente qualquer substrato ou meio de incorporação, bem como vários ambientes químicos e biológicos."
As novas técnicas de processamento coloidal permitem a preparação de emissores de pontos quânticos virtualmente ideais com rendimentos quânticos de emissão de quase 100 por cento mostrados para uma ampla gama de visíveis, comprimentos de onda infravermelho e ultravioleta. Esses avanços foram explorados em uma variedade de tecnologias de emissão de luz, resultando na comercialização bem-sucedida de monitores de pontos quânticos e aparelhos de TV.
A próxima fronteira é a exploração de pontos quânticos coloidais como uma única partícula, fontes de luz em nanoescala. Essas futuras tecnologias de "ponto único" exigiriam partículas com alta estabilidade, características espectrais não flutuantes. Recentemente, houve um progresso considerável na eliminação de variações aleatórias na intensidade de emissão, protegendo um pequeno núcleo emissor com uma camada externa especialmente espessa. Contudo, essas estruturas de casca espessa ainda exibem fortes flutuações nos espectros de emissão.
Em uma nova publicação na revista Materiais da Natureza , Os pesquisadores de Los Alamos demonstraram que as flutuações espectrais na emissão de um único ponto podem ser quase completamente suprimidas pela aplicação de um novo método de "engenharia de deformação". A chave nesta abordagem é combinar em um motivo de núcleo / casca dois semicondutores com incompatibilidade de rede direcionalmente assimétrica, o que resulta em compressão anisotrópica do núcleo emissor.
Isso modifica as estruturas dos estados eletrônicos de um ponto quântico e, portanto, suas propriedades de emissão de luz. Uma implicação dessas mudanças é a realização do regime de neutralidade de carga local do estado emissor de "exciton", o que reduz muito seu acoplamento às vibrações da rede e ambiente eletrostático flutuante, chave para suprimir flutuações no espectro emitido. Um benefício adicional das estruturas eletrônicas modificadas é o estreitamento dramático da largura da linha de emissão, que se torna menor do que a energia térmica à temperatura ambiente.
