Da più di 30 anni, i ricercatori hanno creato punti quantici:minuscoli, cristallino, semiconduttori su nanoscala con notevoli proprietà ottiche ed elettroniche.

Li hanno applicati per migliorare i televisori, Per esempio, per migliorare notevolmente il colore. Sono in corso numerose altre applicazioni, che coinvolgono circuiti integrati, celle solari, informatica, imaging medico, e stampa a getto d'inchiostro, tra gli altri.

Ma la sintesi dei punti quantici è avvenuta in gran parte per tentativi ed errori, perché si è capito poco su come le sostanze chimiche coinvolte nella creazione di punti quantici, alcuni altamente tossici, interagiscono effettivamente per formare le nanoparticelle risultanti.

Potrebbe essere sul punto di cambiare. In un giornale in Comunicazioni sulla natura , Todd Krauss, professore e presidente del Dipartimento di Chimica dell'Università di Rochester, e la dottoranda Leah Frenette, l'autore principale, descrivere i meccanismi sottostanti coinvolti nella formazione di una classe ampiamente utilizzata di punti quantici che utilizzano composti di cadmio e selenio come precursori molecolari.

Ironia della sorte, il team ha scoperto che, ad un certo punto durante questo processo, il più sicuro, i composti più controllabili ora impiegati si decompongono negli stessi composti altamente tossici che sono stati utilizzati nella produzione iniziale di punti quantici 30 anni fa.

"Siamo essenzialmente tornati al futuro con la nostra scoperta, " dice Krauss. "Ciò che Leah scoprì fu, durante la reazione di sintesi dei punti quantici, i composti attualmente utilizzati si decompongono nelle stesse sostanze chimiche che abbiamo cercato di evitare per decenni, che poi reagiscono per formare i punti quantici."

Le scoperte, Krauss dice, costituiscono una "scoperta fondamentale" che potrebbe potenzialmente:

1. Portare alla rimozione di gran parte delle congetture nella produzione di punti quantici di cadmio/selenio che ha portato a incongruenze e irriproducibilità, ostacolare le applicazioni industriali.
2. Avvertire i ricercatori e le aziende che lavorano su sintesi di punti quantici su larga scala che quei complessi altamente tossici di seleniuro di idrogeno e cadmio achilico (probabilmente le sostanze chimiche più pericolose al mondo) sono ancora "in agguato" come parte del processo di sintesi.
3. Aiuta a spiegare il comportamento chimico delle fosfine utilizzate in un'ampia gamma di reazioni a punti quantici ad alte temperature.

punti quantici, che presentano proprietà intermedie tra semiconduttori bulk e singole molecole, sono materiali particolarmente interessanti perché hanno proprietà altamente "sintonizzabili". Per esempio, punti quantici più grandi emettono lunghezze d'onda più lunghe, producendo rossi e arance. I punti più piccoli emettono lunghezze d'onda più corte risultando in blu e verdi, sebbene i colori e le dimensioni specifici varino a seconda dell'esatta composizione del punto quantico.

"Tu cambi la temperatura, si modificano le concentrazioni dei precursori, si cambia il volume del pallone, tu cambi il solvente, e alla fine trovi la giusta combinazione di fattori che ti danno particelle (punti) di alta qualità, " dice Kraus.

Egli paragona gli attuali approcci sintetici a un audiofilo che regola le manopole degli alti e dei bassi su un sistema audio, senza una profonda comprensione delle onde sinusoidali.

"Funziona. Ma a un certo punto sentiamo che devi capire esattamente come sono fatti i punti, e questo è ciò che porterà a scoperte future nel renderle significativamente migliori, " dice Kraus.