NDSU-onderzoekers hebben onlangs een nieuwe methode ontwikkeld om kwantumdots van silicium te maken. Kwantumstippen, of nanokristallen, zijn kleine stukjes halfgeleider op nanometerschaal die licht uitstralen wanneer hun elektronen worden blootgesteld aan UV-licht. De meest voorkomende toepassing van kwantumdots is in QLED-schermen. Door hun gebruik, digitale displays zijn helderder en veel dunner geworden, wat resulteert in verbeteringen aan televisie en, mogelijk, mobiele telefoon technologie.

Omdat silicium overvloedig en niet-toxisch is, silicium quantum dots hebben een unieke technologische aantrekkingskracht. Silicium quantum dots worden momenteel gebruikt voor toepassingen zoals ramen die transparant blijven terwijl ze dienen als actieve fotovoltaïsche verzamelaars van energie, en ze zijn veelbelovend in de geneeskunde, waar kwantumstippen zijn bedekt met organische moleculen om niet-toxische fluorescerende biomarkers te creëren.

Terwijl traditionele methoden voor het maken van siliciumkwantumdots gevaarlijke materialen vereisen, zoals siliciumtetrahydride (silaan) gas of fluorwaterstofzuur, het onderzoek van het NDSU-team gebruikt een vloeibare vorm van silicium om de kleine deeltjes bij kamertemperatuur te maken met relatief goedaardige componenten.

Het team, onder leiding van Erik Hobbie, hoogleraar natuurkunde, coatings en polymere materialen, en directeur van het graduate programma in materialen en nanotechnologie bij NDSU, vertrouwden op de ontdekkingen van NDSU Distinguished Professor of Chemistry Philip Boudjouk, die de vloeibare voorloper ontwikkelde (cyclohexasilaan of Si6H12). NDSU-alumnus Todd Pringle was de hoofdonderzoeker van het project. Pringle is de voorzitter van Lumacept Inc., een bedrijf dat de enige beschikbare coating produceert die is ontworpen om kiemdodend ultraviolet licht te reflecteren, UV-C genoemd. Lumacept helpt momenteel zorgverleners bij het ontsmetten en hergebruiken van hun persoonlijke beschermingsmiddelen.

"Deze aanpak heeft het potentieel om de productie van deze materialen naar een nieuw niveau van kwaliteit en schaal te brengen, Hobbie zegt. "Ik geloof dat dit het beste werk is waar ik in mijn carrière bij betrokken ben geweest en ik ben erg trots dat het bij NDSU is gedaan." Het werk werd ondersteund door de National Science Foundation.

Hun onderzoekspaper "Bright Silicon Nanocrystals from a Liquid Precursor:Quasi-Direct Recombination with High Quantum Yield" werd gepubliceerd door de American Chemical Society in het tijdschrift van april 2020 ACS Nano .