Síntesis y caracterización de las propiedades ópticas de puntos cuánticos de CdSe y CdSe/ZnS

Synthesis and characterization of optic properties of CdSe and CdSe/ZnS quantum dots

Se prepararon puntos cuánticos de CdSe y CdSe/ZnS (núcleo/capa) con ácido oleico como agente estabilizante en medio orgánico y se examinan las propiedades ópticas de los nanocristales obtenidos. En la obtención de CdSe, se estudió la influencia del O₂ en la cinética de crecimiento de los puntos cuánticos. Durante los primeros 90 s, el crecimiento de los nanocristales en presencia de O₂ fue 1,6 veces mayor que en atmósfera inerte. A pesar de este rápido crecimiento, el O₂ afectó las propiedades ópticas de los nanocristales, formando bandas de absorción anchas y espectros de fluorescencia de baja intensidad. En contraste, los puntos cuánticos de CdSe sintetizados en atmósfera inerte presentaron picos de absorción bien definidos y fluorescencia aguda e intensa. Estas propiedades se intensificaron con la formación de un 10% de la monocapa de ZnS: para un núcleo de 2.50 nm, el rendimiento cuántico de fluorescencia (Φ_Fl) en la región del verde se incrementó de 5,5 % a 42,3%. El procedimiento de síntesis de nanocristales de CdSe/ZnS desarrollado con baja concentración de Zn²⁺ y con un exceso de S^2- puede emplearse en la obtención de materiales con excelentes propiedades fotoluminiscentes para aplicaciones como biomarcadores, sensores, catálisis y celdas solares.

Introducción

En las últimas décadas se han realizado importantes avances para la obtención de nuevos materiales con alto aprovechamiento de la energía solar para diversas aplicaciones, por ejemplo, catálisis, celdas solares, desarrollo de fotodetectores, entre otras (1-5). En el campo de los nuevos materiales con propiedades fotoluminiscentes  se encuentran los puntos cuánticos. Estos son nanocristales de entre 2 y 10 nm de diámetro que comprenden entre cientos a miles de átomos (6) y están compuestos por elementos de los grupos IV, II-VI, III-V, o IV-VI de la tabla periódica. Entre ellos, los que se componen de semiconductores (grupos II-VI ej.: ZnO, ZnS, ZnSe, CdSe, CdS) son interesantes debido a que se caracterizan por presentar un amplio espectro de absorción en la región visible, alto coeficiente de extinción e intensa emisión multicolor (7-9), del mismo modo, son los materiales que poseen mejores características luminiscentes. Entre los puntos cuánticos de semiconductores se destacan CdSe y ZnS por sus importantes propiedades eléctricas y ópticas (10-12).