Scienziati e colleghi dell'Università di Osaka City in Giappone hanno trovato un modo per controllare un'interazione tra punti quantici che potrebbe migliorare notevolmente il trasporto di carica, portando a celle solari più efficienti. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

L'ingegnere di nanomateriali DaeGwi Kim ha guidato un team di scienziati presso l'Università della città di Osaka, RIKEN Center for Emergent Matter Science e Kyoto University per studiare i modi per controllare una proprietà chiamata risonanza quantistica in strutture a strati di punti quantici chiamati superreticoli.

"Il nostro semplice metodo per la messa a punto della risonanza quantistica è un contributo importante sia ai materiali ottici che alla lavorazione dei materiali su scala nanometrica, "dice Kim.

I punti quantici sono particelle semiconduttrici di dimensioni nanometriche con interessanti proprietà ottiche ed elettroniche. Quando la luce è illuminata su di loro, Per esempio, emettono una luce intensa a temperatura ambiente, una proprietà chiamata fotoluminescenza. Quando i punti quantici sono abbastanza vicini l'uno all'altro, i loro stati elettronici sono accoppiati, un fenomeno chiamato risonanza quantistica. Ciò migliora notevolmente la loro capacità di trasportare elettroni tra di loro. Gli scienziati hanno voluto produrre dispositivi utilizzando questa interazione, comprese le celle solari, tecnologie di visualizzazione, e dispositivi termoelettrici.

Però, finora hanno trovato difficile controllare le distanze tra i punti quantici in 1D, Strutture 2-D e 3-D. Gli attuali processi di fabbricazione utilizzano lunghi ligandi per tenere insieme i punti quantici, che ostacola le loro interazioni.

Kim e i suoi colleghi hanno scoperto di poter rilevare e controllare la risonanza quantistica utilizzando punti quantici di tellururo di cadmio collegati a ligandi corti di N-acetil-L-cisteina. Hanno controllato la distanza tra gli strati di punti quantici posizionando uno strato distanziatore tra di loro fatto di polielettroliti con carica opposta. La risonanza quantistica viene rilevata tra i punti impilati quando lo strato distanziatore è più sottile di due nanometri. Gli scienziati hanno anche controllato la distanza tra i punti quantici in un singolo strato, e quindi risonanza quantistica, modificando la concentrazione dei punti quantici utilizzati nel processo di stratificazione.

Il team prevede di studiare le proprietà ottiche, soprattutto fotoluminescenza, di superreticoli di punti quantici realizzati utilizzando il loro approccio strato per strato. "Questo è estremamente importante per realizzare nuovi dispositivi elettronici ottici realizzati con superreticoli a punti quantici, "dice Kim.

Kim aggiunge che il loro metodo di fabbricazione può essere utilizzato con altri tipi di punti quantici e nanoparticelle solubili in acqua. "Combinando diversi tipi di punti quantici di semiconduttori, o combinando punti quantici di semiconduttori con altre nanoparticelle, amplierà le possibilità di un nuovo design dei materiali, "dice Kim.