Nanofaceting gebruiken om kwantumdots in nanokristallen te manipuleren

Een nieuwe methode om de vorm van kleine deeltjes ongeveer een tiende van de breedte van een mensenhaar te beheersen, zou de technologie die ons dagelijks leven aandrijft, stabieler en efficiënter kunnen maken, beweren wetenschappers.

Het proces, dat de structuur transformeert van microscopische halfgeleidermaterialen die bekend staan ​​als kwantumstippen, biedt de industrie kansen om opto-elektronica, energiewinning, fotonica en biomedische beeldvormingstechnologieën te optimaliseren, aldus het door Cardiff University geleide team.

Hun studie, gepubliceerd in Nano-brievengebruikte een proces genaamd nanofaceting – de vorming van kleine, platte oppervlakken op nanodeeltjes – om de kwantumstippen te manipuleren in een verscheidenheid aan vormen die nanokristallen worden genoemd.

Van kubussen en olijfachtige structuren tot complexe afgeknotte octaëders, het internationale team van onderzoekers zegt dat deze nanokristallen unieke optische en elektronische eigenschappen hebben, die in verschillende soorten technologie kunnen worden gebruikt.

Dr. Bo Hou, hoofddocent aan de Cardiff University’s School of Physics and Astronomy die de studie leidde, zei: “Quantumdots hebben het potentieel om een ​​aantal industrieën radicaal te veranderen vanwege de theoretisch onbegrensde efficiëntie die ze bieden. Onze studie is een belangrijke stap vooruit in de acceptatie van quantum dots-technologie in een breed scala aan toepassingen in de energie- en verlichtingsindustrie. Met verdere ontwikkeling kunnen we ons voorstellen dat de afgeknotte octaëders die we hebben vervaardigd, worden gebruikt voor het oogsten van energie in zonnecellen, waardoor de efficiëntie wordt verbeterd die verder gaat dan de mogelijkheden van de huidige technologieën die zitten op ongeveer 33%. Evenzo kunnen onze nanokristallen worden gebruikt voor biomedische beeldvorming, waar inefficiënties en instabiliteiten momenteel hun gebruik bij diagnoses en medicijnafgifte beperken. ”

“Dus deze technologieën zijn echt de toekomst en het is heel opwindend dat ons werk een rol speelt bij het versnellen van hun toepassing.”

Vanuit de ultramoderne laboratoria van de nieuwe Translational Research Hub (TRH) van de Universiteit van Cardiff, liet het team de samengestelde halfgeleider nanokristallen in een oplosmiddel groeien en volgde hun ontwikkeling in realtime met behulp van computersimulaties en krachtige microscooptechnologie.

Dr. Hou voegde eraan toe: “Het kweken van de halfgeleiders in oplosmiddel was onze voorkeur vanwege de lage koolstofvoetafdruk, het potentieel voor een hogere opbrengst en economische voordelen in vergelijking met de hoge temperaturen en vacuümomstandigheden die nodig zijn bij traditionele productie.

“Het betekende ook dat we het effect van oplosmiddelpolariteit op de vorm van de nanokristallen konden bestuderen, wat een middel zou kunnen zijn om polaire oppervlakken te stabiliseren met verder onderzoek.”

Het team ontwikkelt nu beeldsensoren en LED’s met een lage koolstofvoetafdruk waarmee de industrie de quantum dot-nanokristallen in hun technologieën kan implementeren om hun resolutie en energie-efficiëntie te verbeteren.