Materialforskare vid North Carolina State University har finjusterat en teknik som gör att de kan applicera exakt kontrollerade kiseldioxidbeläggningar på quantum dot -nanoroder på en dag - upp till 21 gånger snabbare än tidigare metoder. Förutom att spara tid, förskottet betyder att kvantprickarna är mindre benägna att försämras, bevara deras fördelaktiga optiska egenskaper.

Quantum dots är nanoskala halvledarmaterial vars små storlek gör att de har elektronenerginivåer som skiljer sig från större versioner av samma material. Genom att styra storleken på kvantprickarna, forskare kan styra de relevanta energinivåerna - och dessa energinivåer ger kvantprickar nya optiska egenskaper. Dessa egenskaper gör kvantprickar lovande för applikationer som opto-elektronik och displayteknik.

Men kvantprickar omges av ligander, som är organiska molekyler som är känsliga för värme. Om liganderna är skadade, de optiska egenskaperna hos kvantprickarna lider.

"Vi ville belägga de stavformade kvantprickarna med kiseldioxid för att bevara deras kemiska och optiska egenskaper, "säger Bryan Anderson, en tidigare doktorand student vid NC State som är huvudförfattare till ett papper om verket. "Dock, att belägga quantum dot -nanoroder på ett exakt sätt medför egna utmaningar. "

Tidigare arbete av andra forskargrupper har använt vatten och ammoniak i lösning för att underlätta beläggning av nanoroder med kiseldioxid. Dock, dessa tekniker kontrollerade inte oberoende mängderna av vatten och ammoniak som användes i processen.

Genom att självständigt kontrollera mängden vatten och ammoniak som används, NC -statens forskare kunde matcha eller överträffa precisionen för kiseldioxidbeläggningar som uppnåtts med tidigare metoder. Dessutom, använder deras tillvägagångssätt, NC State -teamet kunde slutföra hela kiseldioxidbeläggningsprocessen på en enda dag - snarare än upp till en till tre veckor som behövs för andra processer.

"Procestiden är viktig, eftersom ju längre processen tar, desto mer sannolikt är det att de kvantpunkt -nanoroder som beläggs kommer att försämras, "säger Joe Tracy, docent i materialvetenskap och teknik vid NC State och seniorförfattare på pappret. "Tidsfaktorn kan också vara viktig när vi tänker på att skala upp denna process för tillverkningsprocesser."

Som sagt, forskare har fortfarande ett problem.

Processen för applicering av kiseldioxidbeläggningen etsar kadmiumsulfidytan på quantum dot -nanoroderna, vilket förkortar nanorodernas längd med så mycket som fyra eller fem nanometer. Att förkortningen är ett tecken på etsning, vilket minskar ljusstyrkan hos ljuset som sänds ut av nanoroderna med quantum dot.

"Vi tror att ammoniak kan vara den skyldige, "Säger Tracy." Vi har några idéer som vi strävar efter, fokuserade på hur man kan ersätta en annan katalysator med ammoniak för att minimera etsningen och bättre bevara kvantpunkten nanorods optiska egenskaper. "

Pappret, "Silica Overcoating of CdSe/CdS Core/Shell Quantum Dot Nanorods with Controlled Morphologies, "publiceras online i tidningen Materialkemi . Tidningen var medförfattare av Wei-Chen Wu, en tidigare doktorand student i Tracy's lab. Arbetet utfördes med stöd från National Science Foundation under bidragsnummer DMR-1056653.

Tracy har tidigare publicerat relaterad forskning i Materialkemi på beläggning av guldnanoroder med kiseldioxidskal.