Mieux comprendre la science qui sous-tend les techniques bien connues de développement de points quantiques - de minuscules nanocristaux semi-conducteurs - peut aider à réduire les conjectures des pratiques actuelles, car les scientifiques des matériaux les utilisent pour fabriquer de meilleurs panneaux solaires et affichages numériques.

Juste des milliardièmes de mètre de diamètre, les points quantiques sont couramment préparés en solution et enduits ou pulvérisés comme une encre pour créer un mince film électriquement conducteur qui est utilisé pour fabriquer des dispositifs. "Mais trouver la meilleure façon de le faire a été une question d'essais et d'erreurs, " dit le scientifique des matériaux Ahmad R. Kirmani. Maintenant, avec des collègues de la KAUST et de l'Université de Toronto, Canada, il a révélé pourquoi certaines techniques bien connues peuvent considérablement améliorer les performances du film.

Les points quantiques absorbent et émettent différentes longueurs d'onde de lumière en fonction de leur taille. Cela signifie qu'ils peuvent être réglés pour être des absorbeurs très efficaces dans les panneaux solaires, ou pour émettre des couleurs différentes pour un affichage, juste en rendant les cristaux plus gros ou plus petits.

Les points sont généralement cultivés à partir de plomb et de soufre en solution. Parce que les propriétés des points dépendent de leur taille, leur croissance doit être arrêtée au bon moment, ce qui se fait en ajoutant des molécules spéciales pour plafonner leur croissance. Les ingénieurs utilisent souvent des molécules d'acide oléique, chacun avec 18 atomes de carbone, qui s'attachent à la surface du cristal, comme des poils, bloquer la croissance.

Cela crée une solution de points adaptés au revêtement pour créer un film. Encore, ce film n'est pas bon pour conduire l'électricité car les longues molécules d'acide entravent le flux d'électrons entre les nanocristaux. Les ingénieurs ajoutent donc des molécules plus courtes. Ces "linkers" n'ont qu'environ deux atomes de carbone par molécule. Les linkers remplacent les longues molécules coiffantes, augmentation de la conductance. "La méthode est utilisée depuis une vingtaine d'années, mais personne n'avait enquêté exactement sur ce qui se passait, " dit Kirmani.

Découvrir, L'équipe de Kirmani a utilisé une microbalance pour surveiller l'échange d'acide oléique contre des linkers pendant la transition. Ils ont mesuré l'espacement entre les points en diffusant des rayons X à partir d'eux, et ils ont également enregistré l'épaisseur changeante du film, caractéristiques de densité et d'absorption optique.

Plutôt que de voir un changement en douceur dans les propriétés du film, ils ont vu un saut soudain, marquant une transition de phase. Quand à peu près toutes les molécules d'acide ont été déplacées par des lieurs, les points se rapprochent brusquement, et la conductivité monte en flèche.

Kirmani espère que d'autres équipes seront inspirées pour approfondir leurs recherches, éventuellement en arrêtant le processus de transition quelque part à mi-chemin et en introduisant diverses molécules à la surface du point pour voir quelles nouvelles caractéristiques émergent. « Il y a beaucoup de potentiel à amener cette compréhension vers de nouveaux paradigmes pour les nouvelles technologies, " il dit.