Fig. 1. Spettri di fotoluminescenza del complesso di iridio e punti quantici di seleniuro di cadmio convenzionale. Credito:Università di Osaka
I ricercatori guidati dall'Università di Osaka hanno creato un nuovo tipo di nanoparticelle a emissione di luce composta da semiconduttori ternari non tossici per aiutare a creare display e illuminazione a LED con colori migliori e più rispettosi dell'ambiente
La maggior parte dei display attuali non rappresenta sempre accuratamente i colori del mondo come li percepiamo a occhio nudo, invece rappresentano solo circa il 70 per cento di essi. Per rendere i display migliori con i colori reali comunemente disponibili, i ricercatori hanno concentrato i loro sforzi sulle nanoparticelle che emettono luce. Tali nanoparticelle possono essere utilizzate anche nella ricerca medica per illuminare e tenere traccia dei farmaci durante lo sviluppo e la sperimentazione di nuovi farmaci nel corpo. Però, il metallo su cui si basano queste nanoparticelle che emettono luce, vale a dire cadmio, è altamente tossico, che limita le sue applicazioni nella ricerca medica e nei prodotti di consumo:molti paesi potrebbero presto introdurre divieti sulle nanoparticelle tossiche.
È quindi fondamentale creare versioni non tossiche di queste nanoparticelle che abbiano proprietà simili:devono produrre colori molto puliti e devono farlo in modo molto efficiente dal punto di vista energetico. Finora i ricercatori sono riusciti a creare nanoparticelle non tossiche che emettono luce in modo efficiente creando semiconduttori con tre tipi di elementi al loro interno, Per esempio, d'argento, indio, e zolfo (sotto forma di disolfuro di argento indio (AgInS2)). Però, i colori che emettono non sono abbastanza puri e molti ricercatori hanno dichiarato che sarebbe impossibile per tali nanoparticelle emettere mai colori puri.
Fig. 2. Punti quantici del nucleo di solfuro di indio argento e quelli rivestiti con guscio di solfuro di gallio. Credito:Università di Osaka
Ora, i ricercatori dell'Università di Osaka hanno dimostrato che è possibile fabbricando nanoparticelle di semiconduttori contenenti disolfuro di indio d'argento e aggiungendo un guscio attorno ad esse costituito da un materiale semiconduttore composto da due elementi diversi, gallio e zolfo. Il team è stato in grado di creare in modo riproducibile queste nanoparticelle ricoperte di guscio che sono sia efficienti dal punto di vista energetico che emettono vivide, colori puliti. Il team ha recentemente pubblicato la sua ricerca sulla rivista Nature Materiali NPG Asia .
"Abbiamo sintetizzato le nanoparticelle non tossiche nel modo normale:mescoliamo tutti gli ingredienti e li scaldiamo. I risultati non sono stati fantastici, ma modificando le condizioni di sintesi e modificando i nuclei di nanoparticelle e i gusci in cui li abbiamo racchiusi, siamo stati in grado di ottenere efficienze fantastiche e colori molto puri, ", afferma il coautore dello studio Susumu Kuwabata.
Racchiudendo nanoparticelle in gusci di semiconduttori in niente di nuovo, ma i gusci attualmente in uso hanno atomi rigidamente disposti al loro interno, mentre le nuove particelle sono fatte di un materiale più caotico senza una struttura così rigida.
Fig. 3. Strutture di punti quantici nucleo/guscio di solfuro di indio argento/solfuro di gallio e immagini dei punti quantici nucleo/guscio sotto la luce della stanza. Credito:Università di Osaka
"Le particelle di disolfuro di indio argento emettevano colori più puri dopo il rivestimento con solfuro di gallio. Inoltre, le parti del guscio nelle immagini microscopiche erano totalmente amorfe. Riteniamo che la natura meno rigida del materiale del guscio abbia giocato un ruolo importante in questo:era più adattabile e quindi in grado di assumere conformazioni energeticamente più favorevoli, " dice il primo autore Taro Uematsu.
I risultati del team dimostrano che è possibile creare senza cadmio, nanoparticelle non tossiche con ottime proprietà di emissione del colore utilizzando gusci amorfi attorno ai nuclei delle nanoparticelle.
