Les points quantiques sont de minuscules cristaux semi-conducteurs qui émettent une fluorescence lumineuse et accordable. Ils sont généralement constitués de sulfure de cadmium (CdS) ou de séléniure de cadmium (CdSe), et ont un large éventail d'applications, y compris la bio-imagerie et les cellules solaires. Récemment, les chimistes ont cherché à ajouter de nouvelles capacités aux points quantiques en les fusionnant avec des atomes métalliques, créer des nanocristaux « hétérostructurés ». Cependant, La liaison de cations métalliques à un semi-conducteur nécessite souvent des agents réducteurs puissants, des réactifs chimiques donneurs d'électrons qui peuvent perturber la nanostructure de la boîte quantique.

Yinthai Chan et ses collègues de l'Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux A*STAR et de l'Université nationale de Singapour ont maintenant développé une technique qui facilite plus que jamais le dépôt de métaux sur des nanoparticules semi-conductrices. En utilisant la lumière ultraviolette pour activer des « nanorods » spéciaux à pointe d'or, les chercheurs ont réussi à incorporer des atomes de palladium catalytique et de fer magnétique dans des nanocristaux hétérostructurés à l'aide d'agents réducteurs doux, ouvrant la voie à une gamme diversifiée de nouvelles applications de points quantiques.

Les nanotiges contiennent une particule « graine », une boîte quantique CdSe sphérique, entouré d'une enveloppe cylindrique de molécules de CdS, dizaines de nanomètres de long. Dans les bonnes conditions, les chercheurs ont découvert que les pointes de ces nanotiges agissent comme des points de nucléation pour la croissance des métaux. des cations d'or, par exemple, déposés spontanément sur une ou les deux extrémités des tiges de CdS car ils pourraient être facilement transformés en atomes cristallins à l'aide d'un agent réducteur doux. Des cations métalliques moins réactifs comme le palladium et le fer, cependant, ne nucléerait pas sur les nanotiges nues ou à pointe d'or avec l'utilisation de réactifs doux.

Chan et ses collègues ont réalisé qu'un moyen de contourner ce problème était d'exploiter la sensibilité du semi-conducteur à la lumière. L'exposition de ce matériau au rayonnement ultraviolet produit un électron photogénéré et un « trou » positif dans la nanotige. Normalement, ces particules se recombinent en une fraction de seconde, mais les chercheurs pensaient qu'en présence d'une molécule de nettoyage des trous comme l'éthanol, les électrons pourraient migrer vers la pointe d'or et améliorer ses capacités réductrices. Les expériences ont révélé que cette hypothèse était correcte :les pointes en or photo-alimentées réagissaient avec des cations palladium pour donner une surprenante nanostructure alliée, tandis que les cations de fer se sont liés à la nanotige avec une organisation noyau-enveloppe (voir image).

"Cette étude montre que le transfert activé par la lumière d'un électron d'un semi-conducteur à une pointe en or peut permettre le dépôt de métaux qui ne seraient normalement pas facilement réduits dans des conditions douces, " dit Chan. Les chercheurs explorent actuellement comment les combinaisons de pointes métalliques et de différents semi-conducteurs peuvent affecter l'efficacité d'autres processus catalytiques photo-induits.