Producción masiva de puntos cuánticos


En el instituto del Láser de la universidad de Búfalo se han creado nuevos sistemas de síntesis química para la creación de puntos cuánticos. Estas técnicas prometen diversas aplicaciones de estos elementos, por ejemplo en energía fotovoltaica o aplicaciones biológicas, a un precio muy inferior al habitual.
La patente del primer sistema ha sido descrita en Journal of the American Chemical Society and Applied Physics Letters (Prasad, Dhruba J. Bharali, Derrick W. Lucey, Haridas E. Pudavar, Ph.D…).
Los puntos cuánticos son partículas muy pequeñas de semiconductores que no son mayores de 10 manómetros que presentan fluorescencia en distintos colores dependiendo del tamaño de los mismos. De hecho, bajo el punto de vista electromagnético cada uno, a pesar de su tamaño, se comporta como un átomo simple.
Tienen la ventaja de durar bastante más que las tinciones y moléculas habituales usadas para realizar la función de marcadores en aplicaciones biológicas.
Además, pueden ser usados en aplicaciones energéticas debido a que pueden producir electrones al absorber luz, cualidad que les posibilitaría formar parte de paneles solares muy eficientes.
Sin embargo los costos de su fabricación son muy altos y dan al traste con estas aplicaciones. Pero el nuevo método abarataría los costes apreciablemente. Este método utiliza solamente un contenedor para realizar una síntesis que sólo dura unas horas. Los puntos cuánticos que se obtienen vienen en una suspensión acuosa muy fácil de usar.
Este método es escalable hasta un tamaño indeterminado posibilitando la creación de cantidades industriales de dichos puntos cuánticos.
Ya han obtenido puntos cuánticos de semiconductores de tipo III-V (estos números romanos están relacionados con su posición en la tabla periódica de los elementos) utilizables como biomarcadores en aplicaciones biológicas y que además parecen ser no tóxicos. Ésta característica es muy interesante porque los que hasta ahora había eran del tipo II-VI que son altamente tóxicos para el ser humano.
Se ha comprobado que los puntos cuánticos de fosfuro de indio emiten luz roja de manera muy eficiente cosa que se da por primera vez en este tipo de elementos. Además exhibe absorción de doble fotón (absorción de dos fotones simultáneamente), característica importante para dar un alto contraste en imágenes obtenidas usando este tipo de marcadores.
Están compuestos por un núcleo de fosfuro de indio y una concha de seleniuro de zinc que lo protege.
Otro método, también desarrollado por el mismo grupo, les permite crear puntos cuánticos que absorben la luz infrarroja. Los resultados fueron publicados “on line” el 11 de agosto en Applied Physics Letters (Prasad, Sahoo, K. Roy Choudhury y T.Y. Ohulshanskyy) bajo el título “Efficient photoconductive devices at infrared wavelengths using quantum dot-polymer nanocomposites”.
Las células solares usadas actualmente operan centradas en la parte verde el espectro visible, capturando sólo una fracción de la energía que transporta la luz solar. Pero estos puntos cuánticos producirían energía utilizando la parte infrarroja del espectro solar de una manera mucho más eficiente. Incluso sería posible combinar varios tipos de estos sistemas en una célula de banda ancha.

Fuente: University at Buffalo