Les points quantiques occupent rapidement le devant de la scène dans les applications émergentes et les développements de la recherche, à partir de téléviseurs LCD améliorés et de cellules solaires à couche mince, au transfert de données à grande vitesse et au marquage fluorescent dans les applications biomédicales.

Les chercheurs étudient toujours comment contrôler avec précision la croissance de ces particules nanométriques et leur comportement quantique sous-jacent. Par exemple, des défauts se forment lors de la production de matériaux semi-conducteurs, des points identiques peuvent donc différer en composition les uns des autres.

Pour en savoir plus sur ces défauts - et s'ils sont un fléau ou un avantage - une équipe de recherche américaine, de l'Université de l'Illinois et de l'Université de Washington, a, pour la première fois, a démontré l'imagerie d'une boîte quantique excitée électroniquement à plusieurs orientations. Ils rapportent leurs conclusions cette semaine dans Le Journal de Physique Chimique .

« Comprendre comment la présence de défauts localise les états électroniques excités des points quantiques aidera à faire avancer l'ingénierie de ces nanoparticules, " a déclaré Martin Gruebele de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign et co-auteur de l'article.

Les défauts sont souvent considérés comme un problème, mais dans le cas des applications de points quantiques, ils sont créés à dessein en dopant un certain nombre de matériaux pour conférer des fonctions spécifiques. "Les atomes manquants dans une boîte quantique ou la substitution d'un autre type d'atome sont des défauts qui altéreront la structure électronique et modifieront la semi-conductivité, la catalyse ou d'autres propriétés des nanoparticules, " a déclaré Gruebele. " Si nous pouvons apprendre à mieux les caractériser et contrôler avec précision comment ils sont produits, les défauts deviendront des dopants désirables au lieu d'être une nuisance."

En 2005, L'équipe de Gruebele a créé une nouvelle technique d'imagerie, appelée microscopie à effet tunnel à absorption à molécule unique (SMA-STM), qui combine la haute résolution spatiale d'un microscope à effet tunnel avec la résolution spectrale d'un laser. SMA-STM permet d'imager des nanoparticules individuelles dans un faisceau laser, ainsi leur structure électronique excitée peut être visualisée.

En utilisant le mince, pointe de fil métallique pointue du microscope à effet tunnel, ils font rouler le point quantique excité par laser sur la surface pour imager des tranches à différentes orientations. Les tranches peuvent être combinées pour reconstruire une image 3D d'une boîte quantique excitée électroniquement.

Alors que la recherche dans cet article se limitait aux points quantiques de sulfure de plomb et de séléniure de cadmium/sulfure de zinc, la technique peut potentiellement être étendue à d'autres compositions. Par ailleurs, SMA-STM peut également être utilisé pour explorer d'autres nanostructures, tels que les nanotubes de carbone et les clusters métalliques photocatalytiques.

Les chercheurs travaillent maintenant à faire évoluer le SMA-STM en une technique de tomographie à particule unique. Mais, avant que le SMA-STM ne devienne une "véritable approche de tomographie à particule unique, " ils doivent encore s'assurer que le balayage et le laminage n'endommagent pas la nanoparticule lors de sa réorientation.

"Nous supposons que, à l'avenir, il peut être possible de faire une tomographie à particule unique si les dommages aux points quantiques peuvent être évités lors de manipulations répétées, " dit Gruebele.

La tomographie à particule unique fournirait une image plus claire que la tomographie conventionnelle en distinguant les défauts dans les nanoparticules individuelles plutôt que de recréer une image 3D moyenne qui combine les mesures de nombreuses particules.