Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont découvert que le transfert d'excitons triplets des nanomatériaux aux molécules crée également un mécanisme de rétroaction qui renvoie de l'énergie au nanocristal, provoquant sa photoluminescence sur de longues échelles de temps. Le mécanisme peut être ajusté pour contrôler la quantité de transfert d'énergie, ce qui pourrait être utile dans les applications optoélectroniques.

Félix N. Castellano, Goodnight Innovation Distinguished Chair of Chemistry à NC State, avait déjà montré que les nanocristaux semi-conducteurs pouvaient transférer de l'énergie aux molécules, prolongeant ainsi leur durée de vie à l'état excité suffisamment longtemps pour qu'ils soient utiles dans les réactions photochimiques.

Dans une nouvelle contribution, Castellano et Cédric Mongin, un ancien chercheur postdoctoral actuellement maître de conférences à l'École normale supérieure Paris-Saclay en France, ont montré que non seulement le transfert d'excitons triplet prolonge la durée de vie des états excités, mais aussi qu'une partie de l'énergie est renvoyée au nanomatériau d'origine au cours du processus.

« Quand nous avons examiné les transferts d'excitons triples des nanomatériaux aux molécules, nous avons remarqué qu'après le transfert initial, le nanomatériau était toujours luminescent de manière retardée, ce qui était inattendu, " dit Castellano. " Nous avons donc décidé de découvrir ce qui se passait exactement au niveau moléculaire. "

Castellano et Mongin ont utilisé des points quantiques de séléniure de cadmium (CdSe) comme nanomatériau et l'acide pyrènecarboxylique (PCA) comme molécule acceptrice. À température ambiante, ils ont découvert que la proximité des niveaux d'énergie pertinents créait un mécanisme de rétroaction qui repeuplait thermiquement l'état excité du CdSe, provoquant sa photoluminescence.

Poussant l'expérience un peu plus loin, les chercheurs ont ensuite systématiquement fait varier la bande interdite CdSe-PCA en modifiant la taille des nanocristaux. Cela a entraîné des changements prévisibles dans les durées de vie résultantes de l'état excité. Ils ont également examiné ce processus à différentes températures, produisant des résultats compatibles avec un mécanisme de transfert d'énergie activé thermiquement.

"En fonction de la séparation relative de l'énergie, le système peut être réglé pour se comporter plus comme le PCA ou plus comme la nanoparticule CdSe, " dit Castellano. "C'est un cadran de commande pour le système. Nous pouvons fabriquer des matériaux dotés de propriétés photoluminescentes uniques en contrôlant simplement la taille de la nanoparticule et la température du système."

L'œuvre apparaît dans Chimie de la nature .