I punti quantici sono minuscoli cristalli semiconduttori che emettono una fluorescenza brillante e regolabile. Sono tipicamente costituiti da solfuro di cadmio (CdS) o seleniuro di cadmio (CdSe), e hanno una vasta gamma di applicazioni, tra cui bioimmagini e celle solari. Recentemente, i chimici hanno cercato di aggiungere nuove capacità ai punti quantici fondendoli con atomi di metallo, creazione di nanocristalli "eterostrutturati". Però, il legame di cationi metallici a un semiconduttore spesso richiede forti agenti riducenti, reagenti chimici che donano elettroni che possono rovinare la nanostruttura del punto quantico.

Yinthai Chan e colleghi dell'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering e della National University of Singapore hanno ora sviluppato una tecnica che rende più facile che mai il deposito di metalli su nanoparticelle di semiconduttori. Usando la luce ultravioletta per attivare speciali "nanorodi" con punta d'oro, i ricercatori hanno incorporato con successo palladio catalitico e atomi di ferro magnetico in nanocristalli eterostrutturati utilizzando agenti riducenti blandi, aprendo la strada a una vasta gamma di nuove applicazioni di punti quantici.

I nanorod contengono una particella "seme", un punto quantico sferico di CdSe, circondato da un guscio cilindrico di molecole di CdS, lunghe decine di nanometri. Nelle giuste condizioni, i ricercatori hanno scoperto che le punte di questi nanotubi fungono da punti di nucleazione per la crescita dei metalli. cationi d'oro, Per esempio, depositati spontaneamente su una o entrambe le estremità dei bastoncini CdS perché potrebbero essere facilmente trasformati in atomi cristallini utilizzando un blando agente riducente. Cationi metallici meno reattivi come palladio e ferro, però, non nucleerebbe né sulle nanobarre nude né su quelle con punta d'oro con l'uso di reagenti blandi.

Chan e i suoi collaboratori si sono resi conto che un modo per aggirare questo problema era sfruttare la sensibilità del semiconduttore alla luce. L'esposizione di questo materiale alla radiazione ultravioletta produce un elettrone fotogenerato e un "buco" positivo all'interno del nanorod. Normalmente, queste particelle si ricombinano in una frazione di secondo, ma i ricercatori ritenevano che in presenza di una molecola scavatrice di buchi come l'etanolo, gli elettroni potrebbero migrare verso la punta d'oro e migliorare le sue capacità di riduzione. Gli esperimenti hanno rivelato che questa ipotesi era corretta:le punte d'oro foto-alimentate hanno reagito con i cationi di palladio per dare una sorprendente nanostruttura in lega, mentre i cationi di ferro si sono legati al nanorod con un'organizzazione nucleo-guscio (vedi immagine).

"Questo studio mostra che il trasferimento attivato dalla luce di un elettrone da un semiconduttore a una punta d'oro può consentire la deposizione di metalli che normalmente non sarebbero facilmente ridotti utilizzando condizioni miti, "dice Chan. I ricercatori stanno attualmente esplorando come le combinazioni di punte metalliche e diversi semiconduttori possono influenzare l'efficienza di altri processi catalitici fotoindotti.