Les caractéristiques optiques uniques des points quantiques en font un outil attrayant pour de nombreuses applications, des écrans de pointe à l'imagerie médicale. Physique, les propriétés chimiques ou biologiques des points quantiques doivent, cependant, être adapté à des applications spécifiques. Malheureusement, les points quantiques préparés par des méthodes chimiques utilisant des réactions de clic à base de cuivre détruisent la capacité des points quantiques à émettre de la lumière. Des scientifiques russes ont montré, cependant, que les points quantiques d'oxyde de zinc (ZnO) préparés par une nouvelle méthode, après modification par la réaction click via les ions cuivre, conservent pleinement leur capacité à émettre de la lumière.

"Les réactions de clic catalysées par les cations de cuivre ont longtemps attiré l'attention des chimistes traitant des points quantiques. Les résultats expérimentaux, cependant, ont été décevants :Après modification, la luminescence était si faible qu'ils n'étaient tout simplement pas adaptés à l'utilisation. Nous avons été les premiers à démontrer qu'il est possible de produire des points quantiques à partir de précurseurs organométalliques tout en préservant leurs précieuses propriétés optiques après avoir été soumis à des réactions de clic catalysées par le cuivre, " déclare le professeur Janusz Lewinski (IPC PAS, FC WUT).

Les points quantiques sont des structures cristallines de quelques nanomètres. En tant que matériaux semi-conducteurs, ils présentent une variété de caractéristiques intéressantes typiques des objets quantiques, y compris l'absorption et l'émission de rayonnement à une énergie strictement définie. Puisque les atomes interagissent avec la lumière de la même manière, les points quantiques sont souvent appelés atomes artificiels. À certains égards, cependant, les points quantiques sont plus polyvalents que les atomes. Les propriétés optiques de chaque point dépendent en fait de la taille et du type de matériau à partir duquel ils sont formés. Cela signifie que les points quantiques peuvent être conçus avec précision pour des applications spécifiques.

Pour les adapter à des applications spécifiques, les boîtes quantiques doivent être adaptées en termes de propriétés physico-chimiques. Dans ce but, des molécules chimiques aux caractéristiques appropriées sont fixées à leur surface. En raison de la simplicité, efficacité, et la rapidité du processus, une méthode exceptionnellement pratique est la réaction au clic. Malheureusement, les réactions de clic des ions cuivre entraînent l'extinction presque complète de la luminescence des points quantiques.

"L'échec est généralement le résultat de la qualité insuffisante des points quantiques, qui est déterminé par la méthode de synthèse. Actuellement, Les points de ZnO sont principalement produits par la méthode sol-gel à partir de précurseurs inorganiques. Les points quantiques générés de cette manière sont recouverts d'une coque de protection hétérogène et probablement fuyante, constitué de différentes sortes de molécules chimiques. Lors d'une réaction au clic, les ions cuivre sont en contact direct avec la surface des boîtes quantiques et éteignent la luminescence de la boîte, qui devient complètement inutile, " explique le Dr Agnieszka Grala (IPC PAS), le premier auteur de l'article dans le Communications chimiques journal.

Pour plusieurs années, L'équipe du professeur Lewinski a développé des méthodes alternatives pour la préparation de points quantiques de ZnO de haute qualité. La méthode présentée dans cet article fournit les points quantiques dérivés de précurseurs organozinciques. La composition des nanoparticules peut être programmée au stade de la préparation des précurseurs, ce qui permet de contrôler précisément le caractère de leur interface organique-inorganique.

« Les nanoparticules produites par notre méthode sont cristallines et ont toutes presque la même taille. Elles sont sphériques et ont des caractéristiques de points quantiques typiques. Chaque nanoparticule est stabilisée par une enveloppe protectrice imperméable, constitué de composés organiques, fortement ancré à la surface du noyau semi-conducteur. Par conséquent, nos points quantiques restent stables pendant longtemps et ne s'agrègent pas, c'est-à-dire se regrouper dans des solutions, " dit Malgorzata Wolska-Pietkiewicz, un doctorant au FC WUT.

"La clé du succès est de produire une coque stabilisante uniforme. De tels revêtements sont caractéristiques des points quantiques de ZnO obtenus par notre méthode. La couche organique se comporte comme un parapluie protecteur étanche protégeant les points de l'influence directe des ions de cuivre, " dit le Dr Grala et précise :" Nous avons effectué une réaction de clic connue sous le nom de cycloaddition alcyne-azide, dans lequel nous avons utilisé un composé de cuivre(l) comme catalyseur. Après fonctionnalisation, nos points quantiques brillaient aussi fort qu'au début."

Les points quantiques ont de multiples applications dans divers procédés industriels et comme nanomarqueurs en biologie et en médecine, où ils sont associés à des molécules biologiquement actives. Les nano-objets fonctionnalisés de cette manière sont utilisés pour marquer à la fois des cellules individuelles et des tissus entiers. Les propriétés uniques des points quantiques permettent également une surveillance à long terme de l'élément étiqueté. Points quantiques couramment utilisés, cependant, contiennent des métaux lourds toxiques, y compris le cadmium. En outre, ils s'agglutinent en solutions, ce qui appuie la thèse du manque d'étanchéité de leurs coquilles. Pendant ce temps, les points de ZnO produits par le groupe du Pr Lewinski sont non toxiques, ils ne s'agrègent pas, et peut être lié à de nombreux composés chimiques, ils sont donc plus adaptés au diagnostic médical et à l'imagerie des cellules et des tissus.