La relaxation des porteurs de haute énergie (électrons et trous) dans les nanoplaquettes colloïdales a été mesurée par des chercheurs du groupe Nanophotonique du Center for Nanoscale Materials, travailler avec des collègues de l'Université de Chicago. Les mesures montrent que les porteurs se comportent comme des porteurs dans des puits quantiques. Les puits quantiques ont trouvé une application répandue dans l'optoélectronique, et les nouveaux résultats suggèrent que les nanoplaquettes colloïdales devraient trouver des applications similaires, avec l'avantage supplémentaire qu'ils peuvent être produits à faible coût et en grande quantité.

Les puits quantiques sont de fines couches semi-conductrices dans lesquelles les porteurs de charge sont confinés dans une dimension mais sont libres de se déplacer dans les deux autres dimensions. Un tel confinement signifie que ces structures ont des bandes interdites optiques accordables et peuvent fortement absorber et émettre de la lumière, ce qui en fait de bons matériaux pour les modulateurs optiques et les lasers à semi-conducteurs. Jusque récemment, les puits quantiques ne pouvaient être produits qu'en utilisant des techniques coûteuses de croissance cristalline telles que l'épitaxie par faisceau moléculaire et l'épitaxie métal-organique en phase vapeur. Récemment, cependant, des méthodes ont été développées pour synthétiser chimiquement appartement, nanocristaux semi-conducteurs en solution. Ces « nanoplaquettes » n'ont que quelques couches atomiques d'épaisseur mais des dizaines à des centaines de nanomètres de diamètre. Les porteurs de charge dans ces structures devraient donc se comporter comme ils le feraient dans un puits quantique. Les mesures d'absorption optique et d'émission des nanoplaquettes ont indiqué que c'est bien le cas, mais la preuve a été indirecte, et les résultats de différents groupes sont en désaccord les uns avec les autres sur le plan quantitatif.

Les nouvelles expériences utilisent des mesures de photoluminescence résolues en temps et en fréquence pour surveiller la façon dont les porteurs de charge à haute énergie se détendent dans les nanoplaquettes. La relaxation observée était cohérente avec le comportement du puits quantique, et qualitativement différent de ce qui serait attendu pour une boîte quantique, où les porteurs sont confinés dans les trois dimensions. De plus, la détente est rapide, se produisant en moins de 50 picosecondes. Cela signifie que les nanoplaquettes devraient bien servir de matériau actif dans les modulateurs optiques et dans les lasers à semi-conducteurs.