El parpadeo de los nanocristales coloidales es un fenómeno que se observa durante los estudios de nanocristales coloidales individuales que muestran que activan y desactivan aleatoriamente su fotoluminiscencia incluso bajo una iluminación continua. [1] Esto también se ha descrito como intermitencia de la luminiscencia . [1] Se ha observado un comportamiento similar en cristales hechos de otros materiales. Por ejemplo, el silicio poroso también exhibe este efecto. [1]
Los nanocristales coloidales son una nueva clase de materiales ópticos que constituyen esencialmente 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 ajustar en un amplio rango 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 se pueden controlar con este método. Por ejemplo, para cambiar la emisión de una longitud de onda visible a otra, simplemente se utiliza un cristal hecho crecer más o menos. Sin embargo, este proceso no sería efectivo en semiconductores convencionales como el arseniuro de galio . [2]
El tamaño de los nanocristales controla una banda de absorción ampliamente ajustable, lo que da como resultado espectros de emisión ampliamente ajustables . Esta capacidad de ajuste 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 los nanocristales que se utilizan hoy en día. Las aplicaciones prácticas de los dispositivos varían desde láseres de umbral bajo hasta células solares y seguimiento e imágenes biológicas . [3] [4]
Los estudios de nanocristales coloidales individuales muestran que activan y desactivan aleatoriamente su fotoluminiscencia incluso bajo una iluminación continua. Esto tiende a obstaculizar el progreso de los ingenieros y científicos que estudian nanocristales coloidales individuales e intentan utilizar sus propiedades fluorescentes para la obtención de imágenes biológicas o la producción de láser . [3]
El parpadeo en los nanocristales se informó por primera vez en 1996. El descubrimiento fue inesperado. El consenso es que el parpadeo ocurre 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 lo 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). Los detalles de cómo ocurren estos procesos aún no se comprenden. [3]
Los investigadores están intentando eliminar el problema del parpadeo de los nanocristales. Una solución habitual es suprimir la ionización de los nanocristales. Esto se podría hacer, por ejemplo, mediante el crecimiento de 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 radiactiva- seguían presentes. [3] [5]
Un método de estudio intenta caracterizar el comportamiento del parpadeo mediante el estudio de cristales individuales o puntos cuánticos individuales. Se utiliza un microscopio potente junto con un equipo de vídeo. Otro método utiliza conjuntos o grandes cantidades de puntos cuánticos y desarrolla información estadística. [6] [7]
