Puolijohdenanokiteet

Puolijohdenanokiteet ovat nanoskoonisia puolijohdekiteitä, joiden koko on tyypillisesti noin 2–10 nanometriä. Näiden nanokiteiden ominaisuudet noudattavat kvantinkonfinaa, mikä tarkoittaa, että niiden elektronit ja kannat lokalisoituvat pienellä alueella ja energia-tilojen rakenne riippuu kooltaan. Tämän seurauksena nanokiteet voivat emittoida valoa eri väreissä riippuen koosta, mikä tekee niistä kiinnostavia sekä tutkimuksessa että sovelluksissa.

Syntetisaatio tapahtuu usein kolloidisissa järjestelmissä siten, että kasvuprosessi kontrolloi nanokiteen kokoa ja koostumusta. Yleisiä ovat ydinalustat ja kuoriset rakenteet, kuten CdSe-ytimet ZnS-kuorilla, jotka parantavat stabiilisuutta ja emissio- eli fotoluminesenssiä. Nanokiteille voidaan tehdä pinta- ja liuosten kautta muokattuja ligandeja, jotka mahdollistavat vesiliukoisuuden tai toisenlaiset liuottimet sekä paremman liitettävyyden laitteisiin.

Ominaisuudet ja mittaukset: Puolijohdennanokiteet ovat voimakkaasti absorboivia ja niiden emittoima valo on erittäin kirkasta ja väriä voidaan säätää koon mukaan. Ne voivat saavuttaa korkeita fotonilähde- tai kvanttituottoja, mutta niiden emisio voi olla tilapäisen epäyhtenäistä eli kimmeltävänä; ns. blinking-ilmiö on yleinen. Pintakäsittely ja kuoristruktuuri vaikuttavat sekä vakauteen että emissioon.

Sovellukset kattavat litiumaikaiset näytöt ja QLED-televisiot, valaistus, aurinkokennoissa käytetyt nanokiteet sekä bioimaging- ja sensorisovellukset. Materiaalina useimmiten käytetään CdSe- tai CdSe/ZnS -yksiköitä, mutta niiden myrkyllisyyden vuoksi kehitetään cadmium-vapaita vaihtoehtoja (esim. InP, ZnSe tai perovskite-pohjaisia nanokiteitä). Haasteina ovat stabiilisuus, ympäristöystävällisyys, neste- ja kappalekoon skaalautuvuus sekä liitettävyyden hallinta laitteisiin. Tulevaisuudessa kehitys keskittyy kestäviin materiaaleihin, korkean suorituskyvyn tuotantoprosesseihin ja monimutkaisten laitteiden integrointiin.