Des scientifiques et des collègues de l'Université d'Osaka au Japon ont trouvé un moyen de contrôler une interaction entre les points quantiques qui pourrait grandement améliorer le transport de charge, conduisant à des cellules solaires plus efficaces. Leurs conclusions ont été publiées dans la revue Communication Nature .

L'ingénieur en nanomatériaux DaeGwi Kim a dirigé une équipe de scientifiques à l'Université de la ville d'Osaka, Le RIKEN Center for Emergent Matter Science et l'Université de Kyoto pour étudier des moyens de contrôler une propriété appelée résonance quantique dans des structures en couches de points quantiques appelées super-réseaux.

"Notre méthode simple pour affiner la résonance quantique est une contribution importante à la fois aux matériaux optiques et au traitement des matériaux à l'échelle nanométrique, " dit Kim.

Les points quantiques sont des particules semi-conductrices de taille nanométrique avec des propriétés optiques et électroniques intéressantes. Quand la lumière les éclaire, par exemple, ils émettent une lumière forte à température ambiante, une propriété appelée photoluminescence. Lorsque les points quantiques sont suffisamment proches les uns des autres, leurs états électroniques sont couplés, un phénomène appelé résonance quantique. Cela améliore considérablement leur capacité à transporter des électrons entre eux. Les scientifiques ont voulu fabriquer des appareils utilisant cette interaction, y compris les cellules solaires, technologies d'affichage, et appareils thermoélectriques.

Cependant, ils ont jusqu'à présent eu du mal à contrôler les distances entre les points quantiques en 1D, Structures 2D et 3D. Les processus de fabrication actuels utilisent de longs ligands pour maintenir ensemble les points quantiques, ce qui entrave leurs interactions.

Kim et ses collègues ont découvert qu'ils pouvaient détecter et contrôler la résonance quantique en utilisant des points quantiques de tellurure de cadmium connectés à de courts ligands N-acétyl-L-cystéine. Ils ont contrôlé la distance entre les couches de points quantiques en plaçant entre elles une couche d'espacement constituée de polyélectrolytes de charges opposées. La résonance quantique est détectée entre les points empilés lorsque la couche d'espacement est inférieure à deux nanomètres. Les scientifiques ont également contrôlé la distance entre les points quantiques dans une seule couche, et donc la résonance quantique, en modifiant la concentration des points quantiques utilisés dans le processus de stratification.

L'équipe prévoit ensuite d'étudier les propriétés optiques, en particulier la photoluminescence, de super-réseaux de points quantiques réalisés en utilisant leur approche couche par couche. « Ceci est extrêmement important pour la réalisation de nouveaux dispositifs électroniques optiques fabriqués avec des super-réseaux de points quantiques, " dit Kim.

Kim ajoute que leur méthode de fabrication peut être utilisée avec d'autres types de points quantiques et de nanoparticules solubles dans l'eau. "Combinant différents types de points quantiques semi-conducteurs, ou combiner des points quantiques semi-conducteurs avec d'autres nanoparticules, élargira les possibilités de conception de nouveaux matériaux, " dit Kim.