Des chercheurs en matériaux de la North Carolina State University ont mis au point une technique qui leur permet d'appliquer des revêtements de silice contrôlés avec précision sur des nanotiges à points quantiques en une journée - jusqu'à 21 fois plus rapidement que les méthodes précédentes. En plus de gagner du temps, l'avance signifie que les points quantiques sont moins susceptibles de se dégrader, préservant leurs propriétés optiques avantageuses.

Les points quantiques sont des matériaux semi-conducteurs à l'échelle nanométrique dont la petite taille leur confère des niveaux d'énergie électronique différents des versions à plus grande échelle du même matériau. En contrôlant la taille des points quantiques, les chercheurs peuvent contrôler les niveaux d'énergie pertinents - et ces niveaux d'énergie confèrent aux points quantiques de nouvelles propriétés optiques. Ces caractéristiques rendent les points quantiques prometteurs pour des applications telles que l'optoélectronique et les technologies d'affichage.

Mais les points quantiques sont entourés de ligands, qui sont des molécules organiques sensibles à la chaleur. Si les ligands sont endommagés, les propriétés optiques des points quantiques en souffrent.

« Nous voulions enrober les boîtes quantiques en forme de bâtonnets de silice pour préserver leurs propriétés chimiques et optiques, " dit Bryan Anderson, un ancien Ph.D. étudiant à NC State qui est l'auteur principal d'un article sur le travail. "Toutefois, le revêtement de nanotiges de points quantiques d'une manière précise pose ses propres défis."

Des travaux antérieurs d'autres équipes de recherche ont utilisé de l'eau et de l'ammoniac en solution pour faciliter le revêtement de nanotiges à points quantiques avec de la silice. Cependant, ces techniques ne contrôlaient pas de manière indépendante les quantités d'eau et d'ammoniac utilisées dans le processus.

En contrôlant indépendamment les quantités d'eau et d'ammoniac utilisées, les chercheurs de l'état NC ont pu égaler ou dépasser la précision des revêtements de silice obtenus par les méthodes précédentes. En outre, en utilisant leur approche, l'équipe de NC State a pu terminer l'ensemble du processus de revêtement de silice en une seule journée - plutôt que jusqu'à une à trois semaines nécessaires pour d'autres processus.

"Le temps de traitement est important, car plus le processus prend du temps, plus il est probable que les nanotiges de points quantiques revêtues se dégradent, " dit Joe Tracy, professeur agrégé de science et d'ingénierie des matériaux à l'État de Caroline du Nord et auteur principal de l'article. "Le facteur temps peut également être important lorsque nous pensons à l'extension de ce processus pour les processus de fabrication."

Cela dit, les chercheurs ont encore un problème.

Le processus d'application du revêtement de silice grave la surface de sulfure de cadmium des nanotiges à points quantiques, ce qui raccourcit la longueur des nanotiges jusqu'à quatre ou cinq nanomètres. Ce raccourcissement est révélateur d'une gravure, ce qui réduit la luminosité de la lumière émise par les nanotiges à points quantiques.

"Nous pensons que l'ammoniac peut être le coupable, " Tracy dit. "Nous avons quelques idées que nous poursuivons, s'est concentré sur la façon de remplacer l'ammoniac par un autre catalyseur afin de minimiser la gravure et de mieux préserver les propriétés optiques de la nanotige à points quantiques. »

Le papier, "Revêtement de silice des nanotiges à points quantiques CdSe/CdS Core/Shell avec des morphologies contrôlées, " est publié en ligne dans la revue Chimie des Matériaux . L'article a été co-écrit par Wei-Chen Wu, un ancien Ph.D. étudiant dans le laboratoire de Tracy. Le travail a été réalisé avec le soutien de la National Science Foundation sous le numéro de subvention DMR-1056653.

Tracy a déjà publié des recherches connexes dans Chimie des Matériaux sur le revêtement de nanotiges d'or avec des coquilles de silice.