Forskere ælder kvanteprikker i et reagensglas

Forskere fra MIPT og RAS Institute of Problems of Chemical Physics har foreslået en enkel og bekvem måde at opnå kvanteprikker i vilkårlig størrelse, der kræves til fysiske eksperimenter via kemisk aldring. Undersøgelsen blev offentliggjort i Materialer i dag Kemi .

Kolloide kvanteprikker er krystaller i nanostørrelse, hvis størrelse bestemmer den frekvens, hvormed de udsender og absorberer elektromagnetisk stråling. De bruges i solceller, tv-apparater, brandalarmanlæg med mere.

MIPT Laboratory for Photonics of Quantum Nanostructures udfører forskning ved hjælp af blysulfid kvanteprikker. Den konventionelle tilgang til deres syntese, kendt som varm injektion, involverer blanding af to såkaldte prækursorer - forbindelser indeholdende bly og svovl - under særlige forhold. Denne proces styres ved hjælp af specielle reagenser og udstyr til at skabe kvanteprikker af ønsket størrelse. Imidlertid, syntesen er kompleks, dyrt og giver ikke prikker i alle nødvendige størrelser.

"Hvis en fysiker havde brug for nogle kvanteprikker, men ikke havde noget udstyr til at fremstille dem, de plejede at bruge ret mange penge på at bestille syntese eller bestille produkter fra udlandet gennem et katalog. Og du kunne ikke købe prikker af vilkårlig størrelse, " sagde Ivan Shuklov, souschef for MIPT Laboratory for Photonics of Quantum Nanostructures. "Så vi søgte efter en enkel og overkommelig måde at få blysulfid-kvanteprikker på, som ikke ville kræve noget specialiseret udstyr eller færdigheder og ville producere prikker af enhver størrelse og derfor præcis de egenskaber, der er nødvendige."

Eksperimenterer med forskellige forbindelser, forskerne fandt ud af, at kvantepunktspektret ændrede sig i nærvær af en blanding af oliesyre og oleylamin. Elektronmikroskopi gav et nærmere kig på, hvad der foregik, viser den blanding af de to kemikalier for faktisk at vende standardsyntesen, får svovl- og blyatomer til at trække sig tilbage i opløsningen, gradvist at reducere prikstørrelsen. Vigtigere, prikstørrelsesfordelingen forblev den samme. Med andre ord, du får stort set de samme prikker som du havde før du introducerede blandingen, bare at de bliver mindre og derfor ændrer deres egenskaber.

Standardtilgangen til at syntetisere kvanteprikker anvender også oliesyre og oleylamin, men kemikalierne bruges på forskellige stadier. Det er deres samtidige anvendelse og gensidige interaktion, der viste sig at muliggøre kontrolleret krystalældning. Det er, den forudsigelige langsigtede ændring i krystalegenskaber over tid.

"Vi har foreslået en løsning, der gør det muligt for en eksperimentator, der har 10 nanometer kvanteprikker, forudsigeligt at reducere dem til 8 nanometer i morgen, til 6 nanometer dagen efter det, og så videre. Derfor, absorptionsfrekvensen ændres fra 2 mikrometer til 1,8 mikrometer første gang og derefter til 1,5 mikrometer, " forklarede Vladimir Razumov, lederen af ​​Laboratory for Photonics of Quantum Nanostructures på MIPT. "I bund og grund, fra et parti generiske kolloide kvanteprikker, du kan producere dem med præcis den rigtige størrelse og egenskaber til dine behov. Med vores teknik, en fysiker uden andet specielt udstyr end nogle reagensglas kan konvertere en prøve af kvanteprikker til en hvilken som helst størrelse. Det eneste, der skal til, er at vente på, at prikkerne 'ældes' til den passende størrelse."