Forskere syntetiserer siliciumbaserede kvanteprikker

NDSU-forskere udviklede for nylig en ny metode til at skabe kvanteprikker lavet af silicium. Kvanteprikker, eller nanokrystaller, er små stykker af halvleder i nanometerskala, der udsender lys, når deres elektroner udsættes for UV-lys. Den mest almindelige anvendelse af kvanteprikker er i QLED-skærme. Gennem deres brug, digitale skærme er blevet lysere og meget tyndere, resulterer i forbedringer af tv og, potentielt, mobiltelefon teknologi.

Fordi silicium er rigeligt og ugiftigt, silicium kvanteprikker har en unik teknologisk appel. Siliciumkvanteprikker bliver i øjeblikket brugt til applikationer såsom vinduer, der forbliver gennemsigtige, mens de fungerer som aktive solcelleopsamlere af energi, og de lover i medicin, hvor kvanteprikker er belagt med organiske molekyler for at skabe ikke-toksiske fluorescerende biomarkører.

Mens traditionelle metoder til at skabe silicium kvanteprikker kræver farlige materialer såsom siliciumtetrahydrid (silan) gas eller flussyre, NDSU-holdets forskning bruger en flydende form af silicium til at fremstille de små partikler ved stuetemperatur ved hjælp af relativt godartede komponenter.

Holdet, ledet af Erik Hobbie, professor i fysik, belægninger og polymere materialer, og direktør for kandidatuddannelsen i materialer og nanoteknologi på NDSU, påberåbt sig opdagelserne af NDSU Distinguished Professor of Kemi Philip Boudjouk, som udviklede den flydende precursor (cyclohexasilan eller Si6H12). NDSU-alumnen Todd Pringle var den ledende forsker på projektet. Pringle er præsident for Lumacept Inc., en virksomhed, der producerer den eneste tilgængelige belægning designet til at reflektere bakteriedræbende ultraviolet lys, kaldet UV-C. Lumacept hjælper i øjeblikket sundhedsudbydere med at dekontaminere og genbruge deres personlige værnemidler.

"Denne tilgang har potentialet til at tage produktionen af ​​disse materialer til et nyt niveau af kvalitet og skala, " siger Hobbie. "Jeg tror, ​​at dette er det bedste arbejde, jeg har været involveret i i min karriere, og jeg er meget stolt af, at det blev udført på NDSU." Arbejdet blev støttet af National Science Foundation.

Deres forskningspapir "Bright Silicon Nanocrystals from a Liquid Precursor:Quasi-Direct Recombination with High Quantum Yield" blev offentliggjort af American Chemical Society i april 2020-tidsskriftet ACS Nano .