Los puntos cuánticos son realmente versátiles. Estas nanoestructuras semiconductoras muestran un comportamiento similar al de las moléculas o átomos, y su forma, tamaño y número de electrones se pueden modular de forma sistemática. Esto significa que sus características eléctricas y ópticas se pueden personalizar para su aplicación en múltiples campos, como las nuevas tecnologías de visualización, aplicaciones biomédicas, la fotovoltaica o la fotocatálisis.

Una línea actual de investigación que se está desarrollando es la utilización de estos puntos cuánticos para generar hidrógeno directamente del agua y de la luz solar. El hidrógeno, se trata de una fuente de energía limpia y eficiente, que se puede convertir en formas de combustibles para su uso generalizado, incluido el metanol y la gasolina. Los tipos más prometedores de puntos cuánticos utilizados anteriormente en la investigación energética contienen cadmio, que ha sido prohibido en muchos productos debido a su toxicidad. El equipo de Greta Patzke, profesora del Departamento de Química de la Universidad de Zurich, y científicos de la Southwest Petroleum University en Chengdu y la Academia China de Ciencias han desarrollado un nuevo tipo de nanomateriales sin componentes tóxicos para la fotocatálisis.

El nuevo material, se solo 3 nanómetros, se compone de un núcleo de fosfuro de indio con una capa circundante muy delgada de sulfuro de zinc y ligandos se sulfuro. “En comparación con los puntos cuánticos que contienen cadmio, los nuevos compuestos no solo son amigables con el medio ambiente, sino que también son altamente eficientes cuando se trata de producir hidrógeno a partir de la luz y el agua» explica Greta Patzke. Se encontró que los ligandos de sulfuro en la superficie del punto cuántico facilitan los pasos cruciales involucrados en las reacciones químicas impulsadas por la luz, a saber, la separación eficiente de los portadores de carga y su rápida transferencia a la superficie de la nanopartícula.

Estos nuevos nanomateriales libres de cadmio tienen el potencial de servir como alternativa más ecológica en un amplio campo de aplicaciones comerciales. «Los puntos cuánticos a base de indio solubles en agua y biocompatibles también pueden probarse en el futuro en términos de conversión de biomasa a hidrógeno. O podrían desarrollarse en biosensores de baja toxicidad o materiales ópticos no lineales, por ejemplo», agrega Greta Patzke, la cual continuará enfocándose en el desarrollo de catalizadores para la fotosíntesis artificial dentro del Programa de Prioridad de Investigación de la Universidad «LightChEC». Este programa de investigación interdisciplinaria tiene como objetivo desarrollar nuevas moléculas, materiales y procesos para el almacenamiento directo de la energía de la luz solar en enlaces químicos.

Créditos imágen: Shan Yu