El parpadeo de los nanocristales coloidales es un fenómeno observado durante los estudios de nanocristales coloidales individuales que muestran que encienden y apagan aleatoriamente su fotoluminiscencia incluso bajo iluminación continua. [1] Esto también se ha descrito como intermitencia de luminiscencia . [1] Se ha observado un comportamiento similar en cristales hechos de otros materiales. Por ejemplo, el silicio poroso también presenta este efecto. [1]
Los nanocristales coloidales son una nueva clase de materiales ópticos que esencialmente constituyen una nueva forma de materia que puede considerarse como "átomos artificiales". Al igual que los átomos, tienen espectros de energía óptica discretos que se pueden sintonizar en una amplia gama de longitudes de onda. El comportamiento y la transmisión deseados se correlacionan directamente con su tamaño. Para cambiar la longitud de onda emitida, el cristal se hace más grande o más pequeño. Sus propiedades electrónicas y ópticas pueden controlarse mediante este método. Por ejemplo, para cambiar la emisión de una longitud de onda visible a otra, simplemente use un cristal crecido más grande o más pequeño. Sin embargo, este proceso no sería efectivo en semiconductores convencionales como el arseniuro de galio . [2]
El tamaño del nanocristal controla una banda de absorción ampliamente sintonizable, lo que da como resultado espectros de emisión ampliamente sintonizables . Esta capacidad de sintonización combinada con la estabilidad óptica de los nanocristales y la gran flexibilidad química en el crecimiento de los nanocristales han dado como resultado las aplicaciones generalizadas de nanocristales que se utilizan en la actualidad. Las aplicaciones prácticas de dispositivos van desde láseres de bajo umbral hasta células solares e imágenes y seguimiento biológicos . [3] [4]
Los estudios de nanocristales coloidales individuales muestran que encienden y apagan aleatoriamente su fotoluminiscencia incluso bajo iluminación continua. Esto tiende a obstaculizar el progreso de los ingenieros y científicos que estudian nanocristales coloidales individuales y tratan de utilizar sus propiedades fluorescentes para obtener imágenes biológicas o láser . [3]
El parpadeo en los nanocristales se informó por primera vez en 1996. El descubrimiento fue inesperado. El consenso es que el parpadeo se produce porque los nanocristales iluminados pueden cargarse (o ionizarse ) y luego neutralizarse. En condiciones normales, cuando el nanocristal es neutro, un fotón excita un par electrón-hueco , que luego se recombina, emitiendo otro fotón y dando lugar a la fotoluminiscencia. Este proceso se llama recombinación radiativa . Sin embargo, si el nanocristal está cargado, el portador adicional desencadena un proceso llamado recombinación Auger no radiativa , donde la energía del excitón se transfiere a un electrón o hueco adicional. La recombinación Auger ocurre órdenes de magnitud más rápido que la recombinación radiativa. Por tanto, la fotoluminiscencia se suprime casi por completo en los nanocristales cargados. Los científicos aún no comprenden completamente el origen del proceso de carga y neutralización. Uno de los portadores fotoexcitados (el electrón o el hueco) debe ser expulsado del nanocristal. En algún momento posterior, la carga expulsada regresa al nanocristal (restaurando la neutralidad de la carga y, por lo tanto, la recombinación radiativa). Aún no se comprenden los detalles de cómo ocurren estos procesos. [3]
Los investigadores intentan eliminar el problema del parpadeo de los nanocristales. Una solución común es suprimir la ionización de nanocristales. Esto podría lograrse, por ejemplo, haciendo crecer una capa semiconductora muy gruesa alrededor del núcleo del nanocristal. Sin embargo, el parpadeo se redujo, no se eliminó, porque los procesos fundamentales responsables del parpadeo (la recombinación Auger no radiativa) todavía estaban presentes. [3] [5]
Un método de estudio intenta caracterizar el comportamiento del parpadeo mediante el estudio de cristales individuales o puntos cuánticos individuales. Se emplea un potente microscopio junto con un equipo de vídeo. Otro método utiliza conjuntos o grandes cantidades de puntos cuánticos y desarrolla información estadística. [6] [7]
