NDSU-forskare utvecklade nyligen en ny metod för att skapa kvantprickar gjorda av kisel. Kvantprickar, eller nanokristaller, är små bitar av halvledare i nanometerskala som avger ljus när deras elektroner utsätts för UV-ljus. Den vanligaste tillämpningen av kvantprickar är i QLED-skärmar. Genom deras användning, digitala skärmar har blivit ljusare och mycket tunnare, vilket resulterar i förbättringar av tv och, potentiellt, mobiltelefonteknik.

Eftersom kisel är rikligt och ogiftigt, kisel kvantprickar har en unik teknisk dragningskraft. Kiselkvantprickar används för närvarande för applikationer som fönster som förblir genomskinliga samtidigt som de fungerar som aktiva solcellssamlare av energi, och de lovar inom medicin där kvantprickar är belagda med organiska molekyler för att skapa ogiftiga fluorescerande biomarkörer.

Medan traditionella metoder för att skapa kvantprickar av kisel kräver farliga material som kiseltetrahydrid (silan) gas eller fluorvätesyra, NDSU -teamets forskning använder en flytande form av kisel för att göra de små partiklarna vid rumstemperatur med hjälp av relativt godartade komponenter.

Laget, ledd av Erik Hobbie, professor i fysik, beläggningar och polymera material, och chef för forskarutbildningen i material och nanoteknik vid NDSU, förlitade sig på upptäckterna av NDSU Distinguished Professor of Kemi Philip Boudjouk, som utvecklade den flytande prekursorn (cyklohexasilan eller Si6H12). NDSU-alumnen Todd Pringle var den ledande forskaren i projektet. Pringle är VD för Lumacept Inc., ett företag som producerar den enda tillgängliga beläggningen utformad för att reflektera bakteriedödande ultraviolett ljus, kallas UV-C. Lumacept hjälper för närvarande vårdgivare att dekontaminera och återanvända sin personliga skyddsutrustning.

"Detta tillvägagångssätt har potential att ta produktionen av dessa material till en ny nivå av kvalitet och skala, " Hobbie säger. "Jag tror att det här är det bästa arbetet jag har varit involverad i i min karriär och jag är mycket stolt över att det gjordes på NDSU." Arbetet fick stöd av National Science Foundation.

Deras forskningsartikel "Bright Silicon Nanocrystals from a Liquid Precursor:Quasi-Direct Recombination with High Quantum Yield" publicerades av American Chemical Society i april 2020-tidskriften ACS Nano .