La generazione di un campo elettrico per compressione ed espansione di materiali solidi è nota come effetto piezoelettrico, e ha una vasta gamma di applicazioni che vanno da oggetti di uso quotidiano come orologi, sensori di movimento e sistemi di posizionamento preciso. I ricercatori del Dipartimento di Chimica della McGill University hanno ora scoperto come controllare questo effetto in semiconduttori su nanoscala chiamati "punti quantici, " consentendo lo sviluppo di nuovi prodotti incredibilmente piccoli.

Sebbene la parola "quanto" sia usata nel linguaggio quotidiano per connotare qualcosa di molto grande, in realtà significa la più piccola quantità di cui possono cambiare determinate quantità fisiche. Un punto quantico ha un diametro di soli 10-50 atomi, o meno di 10 nanometri. A confronto, il diametro della doppia elica del DNA è di 2 nanometri. I ricercatori della McGill hanno scoperto un modo per far risiedere singole cariche sulla superficie del punto, che produce un grande campo elettrico all'interno del punto. Questo campo elettrico produce enormi forze piezoelettriche che causano un'ampia e rapida espansione e contrazione dei punti in un trilionesimo di secondo. Più importante, il team è in grado di controllare la dimensione di questa vibrazione.

I punti quantici di seleniuro di cadmio possono essere utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni tecnologiche. L'energia solare è un settore che è stato esplorato, ma questa nuova scoperta ha aperto la strada ad altre applicazioni di dispositivi su scala nanometrica per questi punti. Questa scoperta offre un modo per controllare la velocità e il tempo di commutazione dei dispositivi nanoelettronici, e forse anche lo sviluppo di alimentatori su scala nanometrica, per cui una piccola compressione produrrebbe una grande tensione.

"L'effetto piezoelettrico non è mai stato manipolato su questa scala prima, quindi la gamma di possibili applicazioni è molto interessante, " ha spiegato Pooja Tyagi, un ricercatore di dottorato nel laboratorio del professor Patanjali Kambhampati. "Per esempio, le vibrazioni di un materiale possono essere analizzate per calcolare la pressione del solvente in cui si trovano. Con ulteriori sviluppi e ricerche, forse potremmo misurare la pressione sanguigna in modo non invasivo iniettando i puntini, puntando un laser su di loro, e analizzando la loro vibrazione per determinare la pressione." Tyagi osserva che il seleniuro di cadio è un metallo tossico, e quindi uno degli ostacoli da superare riguardo a questo particolare esempio sarebbe trovare un materiale sostitutivo.