I ricercatori sui materiali della North Carolina State University hanno messo a punto una tecnica che consente loro di applicare rivestimenti di silice controllati con precisione a nanotubi di punti quantici in un giorno, fino a 21 volte più velocemente rispetto ai metodi precedenti. Oltre a risparmiare tempo, l'anticipo significa che i punti quantici hanno meno probabilità di degradarsi, preservando le loro vantaggiose proprietà ottiche.

I punti quantici sono materiali semiconduttori su scala nanometrica le cui piccole dimensioni fanno sì che abbiano livelli di energia degli elettroni che differiscono dalle versioni su larga scala dello stesso materiale. Controllando la dimensione dei punti quantici, i ricercatori possono controllare i livelli di energia rilevanti e quei livelli di energia conferiscono ai punti quantici nuove proprietà ottiche. Queste caratteristiche rendono i punti quantici promettenti per applicazioni come l'optoelettronica e le tecnologie di visualizzazione.

Ma i punti quantici sono circondati da ligandi, che sono molecole organiche sensibili al calore. Se i leganti sono danneggiati, le proprietà ottiche dei punti quantici ne risentono.

"Volevamo rivestire i punti quantici a forma di bastoncino con silice per preservare le loro proprietà chimiche e ottiche, "dice Bryan Anderson, un ex dottorato di ricerca studente presso NC State che è l'autore principale di un documento sul lavoro. "Però, rivestire nanotubi di punti quantici in modo preciso pone delle sfide a sé stanti".

Il lavoro precedente di altri team di ricerca ha utilizzato acqua e ammoniaca in soluzione per facilitare il rivestimento di nanotubi di punti quantici con silice. Però, tali tecniche non controllavano in modo indipendente le quantità di acqua e ammoniaca utilizzate nel processo.

Controllando in modo indipendente le quantità di acqua e ammoniaca utilizzate, i ricercatori dello stato NC sono stati in grado di eguagliare o superare la precisione dei rivestimenti in silice ottenuta con i metodi precedenti. Inoltre, usando il loro approccio, il team di NC State è stato in grado di completare l'intero processo di rivestimento in silice in un solo giorno, anziché fino a una o tre settimane necessarie per altri processi.

"Il tempo di processo è importante, perché più lungo è il processo, più è probabile che i nanotubi di punti quantici rivestiti si degradino, "dice Joe Tracy, un professore associato di scienza e ingegneria dei materiali presso la NC State e autore senior della carta. "Il fattore tempo può anche essere importante quando pensiamo di estendere questo processo ai processi di produzione".

Detto ciò, i ricercatori hanno ancora un problema.

Il processo di applicazione del rivestimento di silice incide la superficie di solfuro di cadmio delle nanobarre a punti quantici, che accorcia la lunghezza delle nanobarre fino a quattro o cinque nanometri. Tale accorciamento è indicativo di incisione, che riduce la luminosità della luce emessa dalle nanobarre di punti quantici.

"Pensiamo che l'ammoniaca possa essere il colpevole, " Dice Tracy. "Abbiamo alcune idee che stiamo perseguendo, si è concentrato su come sostituire un altro catalizzatore per l'ammoniaca al fine di ridurre al minimo l'incisione e preservare meglio le proprietà ottiche del nanorod a punti quantici".

La carta, "Rivestimento in silice di nanorodi CdSe/CdS Core/Shell Quantum Dot con morfologie controllate, " è pubblicato online sulla rivista Chimica dei materiali . Il documento è stato co-autore di Wei-Chen Wu, un ex dottorato di ricerca studente nel laboratorio di Tracy. Il lavoro è stato svolto con il supporto della National Science Foundation con il numero di concessione DMR-1056653.

Tracy ha già pubblicato una ricerca correlata in Chimica dei materiali sul rivestimento di nanotubi d'oro con gusci di silice.