3 tipos de puntos cuánticos

Puntos cuánticos con núcleo

Los puntos cuánticos con núcleo son los más sencillos. Están formados por un material semiconductor uniforme. Su tamaño suele oscilar entre dos y diez nanómetros. La emisión de luz depende del tamaño de la partícula. Los puntos más pequeños tienden a emitir luz en el extremo azul, mientras que los más grandes muestran colores rojos. Estos puntos son fáciles de producir en el laboratorio. Su estructura los convierte en buenos portadores de electrones. Suelen utilizarse en dispositivos sencillos de iluminación e imagen. Muchos proyectos de investigación utilizan puntos de tipo núcleo porque tienen un comportamiento estable y predecible.

En la mayoría de los casos, los puntos cuánticos de tipo núcleo utilizan materiales como el seleniuro de cadmio. Este tipo destaca por tener un espectro de luz limpio. También funcionan bien cuando se utilizan en prototipos de dispositivos de visualización. Experimentos reales han demostrado que estos puntos pueden ajustarse para emitir una gama de colores simplemente cambiando su tamaño durante la producción. El resultado es un material con un alto grado de control de la emisión de luz. Muchos dispositivos electrónicos dependen de estas propiedades.

Puntos cuánticos core-shell

Los puntos cuánticos con núcleo tienen al menos una capa adicional que cubre el núcleo. Esta capa adicional suele estar hecha de un semiconductor diferente. Esta capa mejora la emisión de luz y la estabilidad general. Hace que el punto tenga menos probabilidades de romperse o desvanecerse con el tiempo. La construcción es similar a la de una fruta con cáscara protectora.

Por ejemplo, un núcleo de seleniuro de cadmio puede estar cubierto por una cáscara de sulfuro de zinc. Esta combinación ofrece menos defectos y un acabado más brillante. La cáscara protege el núcleo de efectos ambientales como la oxidación. En la práctica, estos puntos se utilizan en pantallas de alta calidad, dispositivos LED avanzados e incluso en determinadas aplicaciones de iluminación en las que es vital la pureza del color. Su estructura más compleja aumenta la durabilidad y el rendimiento. Los usuarios han informado de una vida útil más larga en las pantallas que utilizan puntos cuánticos con núcleo.

Puntos cuánticos aleados

Los puntos cuánticos aleados mezclan más de un material semiconductor en el núcleo. Su composición mixta permite a los ingenieros ajustar el color y las propiedades físicas. Ajustando la proporción de aleación, se puede obtener una gama de colores de emisión. Este tipo proporciona un grado extra de libertad en el diseño. Los puntos aleados pueden mostrar un comportamiento más uniforme frente a los cambios de temperatura. El proceso de mezcla suele equilibrar los atributos de los materiales parentales, lo que da como resultado unas características de emisión estables.

Una aleación común puede incluir una mezcla de cadmio, zinc y selenio. Los investigadores utilizan esta mezcla para producir puntos con una cantidad reducida de materiales tóxicos en comparación con los puntos tradicionales basados en cadmio. Los puntos cuánticos aleados se utilizan en paneles solares e imágenes biomédicas, donde es necesario un control preciso de la luz. Encajan bien en sistemas que requieren una gran precisión de sintonización. La mezcla de ingeniería es perfecta para aplicaciones que necesitan tanto colores brillantes como materiales seguros.

Tabla de datos comparativos

A continuación se muestra una tabla con algunas diferencias clave entre los tres tipos de puntos cuánticos.

Aplicaciones de los puntos cuánticos

Los puntos cuánticos tienen muchos usos en herramientas cotidianas y de alta tecnología. Se encuentran en televisores de alta definición y monitores de ordenador. Los dispositivos los utilizan para producir colores ricos y vibrantes. Por ejemplo, un televisor con tecnología de puntos cuánticos ofrece mayor precisión cromática y eficiencia energética que las antiguas pantallas LCD. Esto ha llevado a muchas empresas de electrónica a incluirlos en sus nuevos productos.

1. En iluminación, los puntos cuánticos ayudan a producir luces LED de bajo consumo. Su capacidad para emitir una luz potente y estable los convierte en una opción muy popular. Muchos productos LED tienen ahora una vida útil más larga gracias a estos puntos.

2. En biomedicina, los puntos cuánticos ayudan a obtener imágenes y rastrear moléculas. Pueden marcar células con luz brillante y fácilmente detectable. Los estudios de investigación médica los han utilizado para rastrear vías de enfermedades. Esto permite mejorar los métodos de diagnóstico y planificación de tratamientos.

3. Los paneles solares también se benefician de los puntos cuánticos. Los nuevos diseños de células solares incluyen capas de puntos cuánticos para ayudar a absorber la energía del sol de forma más eficiente. Algunos estudios han demostrado que el uso de puntos cuánticos puede aumentar la eficiencia hasta un 20% respecto a los paneles tradicionales. Estas mejoras son importantes a la hora de construir huertos solares o cargadores solares portátiles.

4. Otros ejemplos útiles son los puntos cuánticos en sensores y en nuevos tipos de láser. Su pequeño tamaño y sus propiedades de luz sintonizable son perfectos para tareas de detección controladas con precisión. En los láseres, proporcionan haces de luz brillantes y estables que pueden ajustarse para una amplia gama de usos tanto en la industria como en la investigación.

Conclusión

Hemos presentado tres tipos de puntos cuánticos y sus características únicas. Los puntos cuánticos con núcleo son puros y simples. Los puntos cuánticos con núcleo añaden una capa protectora que mejora el rendimiento. Los puntos cuánticos aleados mezclan elementos para ofrecer una salida de luz sintonizable y segura. Sus usos abarcan desde pantallas a células solares e imágenes médicas. El futuro de los puntos cuánticos es brillante y está lleno de ventajas prácticas. Para más información, consulte Stanford Advanced Materials (SAM).

Preguntas más frecuentes

F: ¿De qué están hechos los puntos cuánticos?
P: Los puntos cuánticos suelen estar hechos de materiales semiconductores como seleniuro de cadmio, sulfuro de zinc o sus combinaciones.

F: ¿Pueden utilizarse los puntos cuánticos en células solares?
P: Sí, se utilizan en paneles solares para captar la luz solar y mejorar la eficiencia de conversión de la energía.

F: ¿Los puntos cuánticos core-shell duran más que los core-type?
P: Sí, la cubierta protege el núcleo de los efectos ambientales y mejora su durabilidad general.