Fig. 1. Spectres de photoluminescence du complexe d'iridium et des boîtes quantiques classiques de séléniure de cadmium. Crédit :Université d'Osaka
Des chercheurs dirigés par l'Université d'Osaka ont créé un nouveau type de nanoparticule électroluminescente composée de semi-conducteurs ternaires non toxiques pour aider à créer des écrans et un éclairage LED avec de meilleures couleurs et plus respectueuses de l'environnement.
La plupart des écrans actuels ne représentent pas toujours avec précision les couleurs du monde telles que nous les percevons à l'œil nu, au lieu de cela, ils ne représentent qu'environ 70 pour cent d'entre eux. Pour faire de meilleurs affichages avec de vraies couleurs couramment disponibles, les chercheurs ont concentré leurs efforts sur les nanoparticules électroluminescentes. Ces nanoparticules peuvent également être utilisées dans la recherche médicale pour éclairer et suivre les médicaments lors du développement et du test de nouveaux médicaments dans le corps. Cependant, le métal sur lequel sont basées ces nanoparticules électroluminescentes, à savoir le cadmium, est hautement toxique, ce qui limite ses applications dans la recherche médicale et dans les produits de consommation - de nombreux pays pourraient bientôt interdire les nanoparticules toxiques.
Il est donc vital de créer des versions non toxiques de ces nanoparticules qui ont des propriétés similaires :elles doivent produire des couleurs très propres et doivent le faire de manière très économe en énergie. Jusqu'à présent, les chercheurs ont réussi à créer des nanoparticules non toxiques qui émettent de la lumière de manière efficace en créant des semi-conducteurs contenant trois types d'éléments, par exemple, argent, indium, et le soufre (sous forme de disulfure d'argent et d'indium (AgInS2)). Cependant, les couleurs qu'elles émettent ne sont pas assez pures et de nombreux chercheurs ont déclaré qu'il serait impossible pour de telles nanoparticules d'émettre des couleurs pures.
Fig. 2. Points quantiques du noyau de sulfure d'indium et d'argent et ceux recouverts d'une coquille de sulfure de gallium. Crédit :Université d'Osaka
Maintenant, des chercheurs de l'université d'Osaka ont prouvé que c'était possible en fabriquant des nanoparticules semi-conductrices contenant du disulfure d'argent et d'indium et en ajoutant une enveloppe autour d'elles constituée d'un matériau semi-conducteur composé de deux éléments différents, gallium et soufre. L'équipe a pu créer de manière reproductible ces nanoparticules recouvertes d'une coquille qui sont à la fois économes en énergie et émettent des éclats, couleurs propres. L'équipe a récemment publié ses recherches dans la revue Nature NPG Asie Matériaux .
« Nous avons synthétisé des nanoparticules non toxiques de la manière habituelle :mélangez tous les ingrédients ensemble et chauffez-les. Les résultats n'étaient pas fantastiques, mais en peaufinant les conditions de synthèse et en modifiant les noyaux de nanoparticules et les coques dans lesquelles nous les enfermons, nous avons pu obtenir des rendements fantastiques et des couleurs très pures, ", explique le co-auteur de l'étude, Susumu Kuwabata.
Enfermer des nanoparticules dans des coques semi-conductrices dans rien de nouveau, mais les coquilles qui sont actuellement utilisées ont des atomes arrangés de manière rigide à l'intérieur, alors que les nouvelles particules sont constituées d'un matériau plus chaotique sans une structure aussi rigide.
Fig. 3. Structures des points quantiques cœur/coquille de sulfure d'argent/d'indium/sulfure de gallium et images des points quantiques cœur/coquille sous la lumière ambiante. Crédit :Université d'Osaka
"Les particules de disulfure d'argent et d'indium ont émis des couleurs plus pures après le revêtement avec du sulfure de gallium. En plus de cela, les parties de la coquille sur les images microscopiques étaient totalement amorphes. Nous pensons que la nature moins rigide du matériau de la coque a joué un rôle important dans cela - il était plus adaptable et donc capable de prendre des conformations plus énergétiquement favorables, " dit le premier auteur Taro Uematsu.
Les résultats de l'équipe démontrent qu'il est possible de créer sans cadmium, nanoparticules non toxiques avec de très bonnes propriétés d'émission de couleur en utilisant des coques amorphes autour des noyaux de nanoparticules.
