Acerca de las nanopartículas semiconductoras

Las nanopartículas de materiales semiconductores tienen las tres dimensiones en el rango de 1 a 20 nm y poseen nuevas propiedades electrónicas, magnéticas, catalíticas y ópticas. Esto se debe a su gran relación superficie-volumen y su tamaño reducido. A medida que el diámetro de la partícula se aproxima al diámetro de Bohr del excitón, los portadores de carga quedan confinados en tres dimensiones con cero grados de libertad. Como resultado de las restricciones geométricas, el electrón siente los límites de las partículas y responde al tamaño de las partículas ajustando su energía. Este fenómeno, conocido como efecto de tamaño cuántico, hace que la banda continua del sólido se divida en niveles discretos y cuantificados y que aumente la "banda prohibida".
Métodos de preparación
Se han utilizado métodos tradicionales como la deposición de vapor químico y los métodos de epitaxia de haz molecular, pero tienen limitaciones ya que producen partículas que se adhieren a un sustrato o se incrustan en una matriz, lo que limita su potencial en las aplicaciones.
Acceso coloidal
El acceso coloidal a las nanopartículas se consigue mediante la realización de una reacción de precipitación en una solución homogénea en presencia de estabilizadores, cuya función es evitar la aglomeración y un mayor crecimiento. La estabilidad del crecimiento coloidal de los cristales se puede mejorar mediante el uso de disolventes con constantes dieléctricas bajas o mediante el uso de estabilizadores como el copolímero de estireno / ácido maleico.
Maduración de Ostwald
En un proceso conocido como maduración de Ostwald, los cristales pequeños, que son menos estables, se disuelven y luego se recristalizan en cristales más grandes y estables. Para que este método sea eficaz, las nanopartículas deben tener una baja solubilidad, lo que puede lograrse mediante una elección acertada del disolvente, el pH y el agente pasivante.
Pirólisis
Los problemas asociados con la ruta coloidal de baja temperatura podrían superarse inyectando precursores que se someten a pirólisis a alta temperatura en un disolvente coordinador de alto punto de ebullición. Esta ruta utiliza un alquilo de metal volátil (dimetilcadmio) y una fuente de calcógeno seleniuro de tri-n-octilfosfina (TOPSe), dispersos en tri-n-octilfosfina (TOP) e inyectados en TOPO (óxido de tri-n-octilfosfina) caliente. Las partículas producidas por este método son monodispersas y cristalinas.
Vías químicas
Una ruta química alternativa a las nanopartículas que utiliza precursores de una sola molécula en la que está disponible el enlace metal-calcogenuro ha demostrado ser una ruta muy eficiente hacia nanopartículas de alta calidad. La descomposición del precursor impulsa la formación de nanopartículas y la terminación del crecimiento ocurre cuando se agota el suministro de precursor. Después de la inyección inicial, se produce una nucleación rápida, seguida de un crecimiento controlado de los núcleos. Cuando las nanopartículas alcanzan el tamaño deseado, el crecimiento adicional se detiene enfriando rápidamente la solución. Los nanocristales se aíslan de la solución de crecimiento agregando otro solvente que sea miscible con el solvente inicial. La solución turbia resultante se centrifuga y las nanopartículas se aíslan en forma de polvo. Los complejos metálicos de alquiltioureas también han demostrado ser muy buenos precursores para la síntesis de nanopartículas.