Genereringen av ett elektriskt fält genom kompression och expansion av fasta material är känd som den piezoelektriska effekten, och den har ett brett utbud av applikationer, allt från vardagliga föremål som klockor, rörelsesensorer och exakta positioneringssystem. Forskare vid McGill Universitys institution för kemi har nu upptäckt hur man kontrollerar denna effekt i nanoskala halvledare som kallas "kvantprickar, " som möjliggör utvecklingen av otroligt små nya produkter.

Även om ordet "kvantum" används i vardagligt språk för att antyda något mycket stort, det betyder faktiskt den minsta mängd med vilken vissa fysiska storheter kan förändras. En kvantprick har en diameter på endast 10 till 50 atomer, eller mindre än 10 nanometer. Som jämförelse, diametern på DNA-dubbelhelixen är 2 nanometer. McGill -forskarna har upptäckt ett sätt att få individuella laddningar att ligga på prickens yta, som producerar ett stort elektriskt fält inom punkten. Detta elektriska fält producerar enorma piezoelektriska krafter som orsakar stor och snabb expansion och sammandragning av prickarna inom en biljondels sekund. Viktigast, teamet kan kontrollera storleken på denna vibration.

Kadmium Selenid kvantprickar kan användas i en mängd olika tekniska tillämpningar. Solenergi är ett område som har undersökts, men denna nya upptäckt har banat väg för andra applikationer för nanoskala enheter för dessa prickar. Denna upptäckt erbjuder ett sätt att kontrollera hastigheten och kopplingstiden för nanoelektroniska enheter, och möjligen till och med utveckla nätaggregat i nanoskala, varvid en liten kompression skulle producera en stor spänning.

"Den piezoelektriska effekten har aldrig manipulerats i denna skala tidigare, så utbudet av möjliga tillämpningar är mycket spännande, "förklarade Pooja Tyagi, doktorand i professor Patanjali Kambhampatis laboratorium. "Till exempel, vibrationerna i ett material kan analyseras för att beräkna trycket i lösningsmedlet de är i. Med vidare utveckling och forskning, kanske kan vi mäta blodtrycket icke-invasivt genom att injicera prickarna, lyser med en laser på dem, och analysera deras vibrationer för att bestämma trycket." Tyagi noterar att kadiumselenid är en giftig metall, och därför skulle ett av hindren att övervinna med hänsyn till detta specifika exempel vara att hitta ett ersättningsmaterial.