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Um novo estudo envolvendo pesquisadores da Universidade de Illinois em Chicago alcançou um marco na síntese de nanomateriais fotônicos multifuncionais.
Em um artigo publicado na revista da American Chemical Society Nano Letras, eles relatam a síntese de pontos quânticos “gigantes” de semicondutores com tempo de vida emissivo recorde. Além disso, os tempos de vida podem ser ajustados fazendo uma simples alteração na estrutura interna do material.
O grupo, que incluiu colaboradores da Universidade de Princeton e da Universidade Estadual da Pensilvânia, demonstrou um novo conceito de propriedade de estrutura que confere a capacidade de localizar espacialmente elétrons ou buracos dentro de uma heteroestrutura de núcleo/casca, ajustando a energia cinética do portador de carga em uma superfície de energia potencial parabólica. .
De acordo com Preston Snee, químico da UIC, essa separação de portadores de carga resulta em vida útil radiativa estendida e em emissão contínua no nível de nanopartícula única.
“Essas propriedades permitem novas aplicações para óptica, facilitam novas abordagens, como imagens de partícula única com bloqueio de tempo e criam caminhos para o desenvolvimento de outros novos materiais avançados”, disse Snee, professor associado de química da UIC e coautor sênior do estudo.
Snee e o primeiro autor do estudo, Marcell Pálmai, pesquisador associado de pós-doutorado da UIC em química, se uniram a Haw Yang, de Princeton, e outros para excitar a partícula de pontos quânticos com luz para colocá-la no estado “exciton”. O exciton é um par de carga elétron/buraco e, nos novos materiais, o elétron é deslocado do centro para a camada, onde fica preso por mais de 500 nanossegundos, o que representa o recorde para esses nanomateriais.
“Como materiais emissivos, os pontos quânticos prometem criar telas mais eficientes em termos de energia e podem ser usados como sondas fluorescentes para pesquisas biomédicas devido às suas propriedades ópticas altamente robustas. Eles são 10 a 100 vezes mais absorventes do que os corantes orgânicos e são quase impermeáveis ao fotobranqueamento, e é por isso que são usados na nova Samsung QLED-TV”, escrevem eles.
Essas novas partículas têm grande eficácia para descobertas biológicas fundamentais, de acordo com os pesquisadores.
Os pontos quânticos apresentados em seu artigo emitem em comprimentos de onda vermelhos, o que minimiza a dispersão, enquanto os longos tempos de vida permitem que imagens biológicas sejam realizadas com menos ruído de fundo. No nível de partícula única, os novos pontos quânticos emitem continuamente, de modo que um cientista pesquisador pode marcar proteínas relevantes para o câncer e seguir a dinâmica biológica sem perder o controle do sinal, que atualmente é um problema comum em tais estudos.
Em pesquisas futuras, o grupo planeja demonstrar que os materiais são bons componentes para dispositivos ópticos, como lasers do tamanho de um mícron.
Outros coautores do artigo são Marcell Pálmai, Eun Byoel Kim, Prakash Parajuli, Kyle Tomczak, Kai Wang, Bibash Sapkota, Nan Jiang e Robert F. Klie da UIC; Joseph S. Beckwith, Nyssa T. Emerson, Shuhui Yin e Tian Zhao de Princeton; e Ming Tien, da Universidade Estadual da Pensilvânia.
Financiamento da University of Illinois Chicago apoiou principalmente este trabalho. A pesquisa também foi apoiada por financiamento do Fundo de Pesquisa de Petróleo da American Chemical Society e doações do Departamento de Energia dos EUA (DE-SC0019364), do Fonds National Suisse de la Recherche Scientifique (P2GEP2_191208) e da National Science Foundation (CHE-1944796) .
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Illinois Chicago. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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