بهبود فرایند تولید نقاط کوانتومی

ساخت نقاط کوانتومی کارامد و مناسب برای تحقیقات زیستی امری دشوار است. برای
این کار، ابتدا باید یک ترکیب نیمه‌رسانا(معمولاً ترکیبی از کادمیوم و سلنیوم)
را به نانوبلورهای مجزایی که اندازه کاملاً دقیق و یکسانی دارند، تبدیل کرد.
سمی بودن کادمیوم باعث می‌شود که ترکیب مورد نظر به‌آسانی اکسید شود(این کار
اثرات مطلوب ترکیب را از بین می‌برد)، از این رو نانوبلورهای مذکور باید به شکل
کپسول درآمده، در پوسته محافظی همانند سولفید روی قرار گیرند. برای اینکه این
نانوبلورها در آب قابل‌ حل باشند(خاصیتی که برای کاربردهای زیستی لازم است)،
باید یک مولکول آلی کوتاه(که یک لیگاند نامیده می‌شود) به اتم‌های روی متصل شود.
علاوه بر این، این لیگاند از اتصال سایر مولکول‌های وظیفه‌دار جلوگیری می‌کند و
به این ترتیب مانع از اتصال نقطه کوانتومی به پروتئین‌های خاص می‌گردد.

در روش‌های تجاری از یک واکنشِ دمابالا(حدود ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد) استفاده
می‌شود. واکنشِ مذکور باید در مراحل بلوره‌سازی و کپسول‌بندی، تحت یک اتمسفر
گازِ نجیب به دقت کنترل شود، همچنین از یک ماده لیگاندِ میانی که می‌تواند دمای
بالای واکنش را تحمل کند، برای ارتقای فرایند بلوره‌سازی استفاده می‌شود. البته
در نهایت، این ماده باید با لیگاند متفاوتی که موجب حلالیت نقطه کوانتومی در آب
می‌گردد، به‌صورت شیمیایی جایگزین شود. شکل و نحوه اجرای مرحله جایگزینی
لیگاند(همانند چند مرحله قابل‌تغییر دیگر در فرایند تولید نقطه‌ کوانتومی)، به
میزان قابل‌ توجهی بر روی درخشندگی و پایداری نقاط کوانتومی ایجادشده
تأاثیرگذار است.

محققان NIST برای بهبود این روش، از شیمی ریز موج بهره گرفته‌اند. در بسیاری از
واکنش‌های شیمیایی برای کاهش دما و زمانِ مورد نیاز، از ریز موج‌ها استفاده
می‌گردد. این محققان یک فرایند دومرحله‌ای نسبتاً ساده‌ـ‌که به هیچ‌ شرایط
اتمسفری ویژه‌ای نیاز ندارد‌ـ ابداع کرده‌ و آن را در دماهایی که نصف دماهای
فرایندهای تجاری است، اجرا کرده‌اند. فرایند مذکور، مرحله جایگزینی لیگاند
ندارد و لیگاندِ محلول ‌در آب مستقیماً به پوسته اضافه می‌شود. محققان مذکور با
استفاده از مواد اولیه‌ای که به‌صورت تجاری در دسترس هستند، نقاط کوانتومی
بسیار یکنواخت و کارامدی را برای گستره‌ای از فراوانی‌ها ساخته‌اند. آنها نشان
داده‌اند که نقاط مذکور در محلول‌های آبی برای بیش از چهار ماه پایدار خواهند
ماند.

نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای از طریق PubMed قابل دسترسی است.