Het genereren van een elektrisch veld door de compressie en expansie van vaste materialen staat bekend als het piëzo-elektrische effect, en het heeft een breed scala aan toepassingen, variërend van alledaagse voorwerpen zoals horloges, bewegingssensoren en nauwkeurige positioneringssystemen. Onderzoekers van het Department of Chemistry van McGill University hebben nu ontdekt hoe ze dit effect kunnen beheersen in halfgeleiders op nanoschaal die 'quantum dots' worden genoemd. " waardoor de ontwikkeling van ongelooflijk kleine nieuwe producten mogelijk is.

Hoewel het woord "kwantum" in de alledaagse taal wordt gebruikt om iets heel groots aan te duiden, het betekent eigenlijk de kleinste hoeveelheid waarmee bepaalde fysieke grootheden kunnen veranderen. Een quantum dot heeft een diameter van slechts 10 tot 50 atomen, of minder dan 10 nanometer. Ter vergelijking, de diameter van de dubbele DNA-helix is ​​2 nanometer. De McGill-onderzoekers hebben een manier ontdekt om individuele ladingen op het oppervlak van de stip te maken, die een groot elektrisch veld binnen de stip produceert. Dit elektrische veld produceert enorme piëzo-elektrische krachten die grote en snelle uitzetting en samentrekking van de stippen binnen een biljoenste van een seconde veroorzaken. Het belangrijkste is, het team is in staat om de grootte van deze trilling te beheersen.

Cadmiumselenide quantum dots kunnen worden gebruikt in een breed scala aan technologische toepassingen. Zonne-energie is een gebied dat is onderzocht, maar deze nieuwe ontdekking heeft de weg vrijgemaakt voor andere toepassingen op nanoschaal voor deze stippen. Deze ontdekking biedt een manier om de snelheid en schakeltijd van nano-elektronische apparaten te regelen, en mogelijk zelfs de ontwikkeling van voedingen op nanoschaal, waarbij een kleine compressie een grote spanning zou produceren.

"Het piëzo-elektrische effect is nog nooit eerder op deze schaal gemanipuleerd, dus het scala aan mogelijke toepassingen is erg spannend, " legde Pooja Tyagi uit, een PhD-onderzoeker in het laboratorium van professor Patanjali Kambhampati. "Bijvoorbeeld, de trillingen van een materiaal kunnen worden geanalyseerd om de druk van het oplosmiddel waarin ze zich bevinden te berekenen. Met verdere ontwikkeling en onderzoek, misschien kunnen we de bloeddruk niet-invasief meten door de stippen te injecteren, schijnt een laser op hen, en het analyseren van hun trillingen om de druk te bepalen." Tyagi merkt op dat cadiumselenide een giftig metaal is, en dus zou een van de hindernissen die moeten worden genomen met betrekking tot dit specifieke voorbeeld het vinden van een vervangend materiaal zijn.