Nanopartikel semikonduktor

Sebuah nanopartikel (atau nanopowder atau nanocluster atau nanocrystal) adalah partikel mikroskopis dengan setidaknya satu dimensi kurang dari 100nm. Nanopartikel memiliki kepentingan ilmiah yang besar karena secara efektif merupakan jembatan antara bahan massal dan struktur atom atau molekul. Nanopartikel menunjukkan sejumlah sifat khusus relatif terhadap material curah. Nanopartikel dari banyak material lain, termasuk logam, oksida logam; karbida, borida, nitrida, silikon, dan semikonduktor unsur lainnya tersedia.
Mekanisme
Sifat fisiknya yang unik disebabkan oleh atom yang berada di permukaan. Eksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi menciptakan pasangan lubang elektron. Rekombinasi dapat terjadi dua cara sebagai radiasi dan non-radiatif mengarah ke rekombinasi radiasi ke foton dan rekombinasi non-radiatif ke fonon (getaran kisi).
Juga celah pita secara bertahap menjadi lebih besar karena efek kurungan kuantum yang menimbulkan energi diskrit tingkat, daripada pita kontinu seperti pada bahan curah yang sesuai. Selanjutnya, masalah aglomerasi partikel diatasi dengan mempasifkan (menutup) atom permukaan "telanjang" dengan gugus pelindung untuk memberikan stabilisasi elektronik ke permukaan. Zat capping biasanya berbentuk senyawa basa Lewis yang terikat secara kovalen pada atom logam permukaan.
Sintesis Nanopartikel
Ada berbagai metode untuk sintesis nanopartikel dan teknik sintesis adalah fungsi dari bahan, ukuran yang diinginkan, kuantitas dan kualitas dispersi.
Teknik sintesis adalah fase uap (berkas molekul, sintesis nyala dll) dan sintesis fase larutan (Larutan Berair dan Larutan Tidak Berair). Semikonduktor Nanopartikel Sintesis biasanya terjadi dengan reduksi cepat prekursor organmetalik dalam organik panas dengan surfaktan.
Beberapa nanopartikel semikonduktor adalah:
II-VI:CdS, CdSe, PbS, ZnS
III-V:InP, InAs
MO:TiO2, ZnO, Fe2O3, PbO, Y2O3
Aplikasi
Nanopartikel sering kali memiliki sifat optik yang tidak terduga karena cukup kecil untuk membatasi elektronnya dan menghasilkan efek kuantum. Misalnya, nanopartikel emas tampak berwarna merah tua hingga hitam dalam larutan. Nanopartikel emas kuning dan silikon abu-abu berwarna merah. Nanopartikel emas meleleh pada suhu yang jauh lebih rendah (~300 °C untuk ukuran 2,5 nm) daripada lempengan emas (1064 °C). Penyerapan radiasi matahari jauh lebih tinggi dalam bahan yang terdiri dari nanopartikel daripada di film tipis dari lembaran bahan yang terus menerus. Dalam aplikasi PV surya dan panas matahari, mengontrol ukuran, bentuk, dan bahan partikel, dimungkinkan untuk mengontrol penyerapan matahari. Nanopartikel tanah liat ketika dimasukkan ke dalam matriks polimer meningkatkan penguatan, yang mengarah ke plastik yang lebih kuat, dapat diverifikasi dengan suhu transisi gelas yang lebih tinggi dan uji sifat mekanis lainnya. Nanopartikel ini keras, dan memberikan sifat mereka ke polimer (plastik). Nanopartikel juga telah melekat pada serat tekstil untuk menciptakan pakaian yang cerdas dan fungsional.
Para peneliti di University College of London telah melaporkan di Science bahwa suspensi nanopartikel titanium dioksida berlapis yang dapat dicat semprot atau dicelupkan ke dalam berbagai permukaan keras dan lunak, termasuk kertas, kain, dan kaca, menghasilkan lapisan super hidrofobik yang tahan minyak dan dapat membersihkan sendiri di udara. Lapisan tahan gesekan, goresan, dan kontaminasi permukaan, faktor yang sering diperburuk di sebagian besar teknologi pembersihan sendiri.
Mereka lebih lanjut melaporkan bahwa aditif nanopartikel menunjukkan peluang besar untuk meningkatkan efisiensi energi sistem pendingin industri, komersial, dan institusional besar dikenal sebagai pendingin.
Nanopartikel perak memiliki sifat optik, listrik, dan termal yang unik dan sedang dimasukkan ke dalam produk yang berkisar dari fotovoltaik hingga sensor biologi dan kimia. Contohnya termasuk tinta konduktif, pasta dan pengisi yang memanfaatkan nanopartikel perak untuk konduktivitas listrik yang tinggi, stabilitas, dan suhu sintering yang rendah. Aplikasi tambahan termasuk diagnostik molekuler dan perangkat fotonik, yang memanfaatkan sifat optik baru dari bahan nano ini. Aplikasi yang semakin umum adalah penggunaan nanopartikel perak untuk pelapis antimikroba, dan banyak tekstil, keyboard, pembalut luka, dan perangkat biomedis sekarang mengandung nanopartikel perak yang terus-menerus melepaskan ion perak tingkat rendah untuk memberikan perlindungan terhadap bakteri.( Lihat selengkapnya di:http://www.sigmaaldrich.com/materials-science/nanomaterials/silver-nanoparticles.html#sthash.WGzJEuKE.dpuf)
Nanopartikel emas koloid telah digunakan selama berabad-abad oleh para seniman karena warna-warna cerah yang dihasilkan oleh interaksi dengan cahaya tampak. Baru-baru ini, sifat optik-elektronik unik ini telah diteliti dan digunakan dalam aplikasi teknologi tinggi seperti fotovoltaik organik, probe sensorik, agen terapeutik, penghantaran obat dalam aplikasi biologis dan medis, konduktor elektronik dan katalisis. ( Lihat lebih lanjut di:http:/ /www.sigmaaldrich.com/materials-science/nanomaterials/gold-nanoparticles.html#sthash.8pgtk6eI.dpuf)
Q-dots
Nanopartikel semikonduktor juga dikenal sebagai Q-dots umumnya partikel material dengan diameter dalam kisaran 1 sampai 20 nm.
Sifat Q - titik
Quantum Dots memiliki hasil kuantum tinggi seringkali 20 kali lebih terang, memiliki spektrum emisi yang lebih sempit dan lebih simetris, 100-1000 kali lebih stabil terhadap pemutihan foto, memiliki ketahanan tinggi terhadap degradasi foto-/kimia dan memiliki rentang panjang gelombang yang dapat diatur dari 400-4000 nm.
Membatasi Titik Kuantum
Karena luas permukaan nanopartikel yang sangat tinggi, terdapat jumlah "ikatan menjuntai" yang tinggi dan dengan menambahkan zat penutup yang terdiri dari semikonduktor energi celah pita yang lebih tinggi (atau lebih kecil) dapat menghilangkan ikatan yang menjuntai dan secara drastis meningkatkan kuantum menghasilkan. Dengan penambahan CdS/ZnS hasil kuantum dapat ditingkatkan dari ~5% menjadi 55%
Aplikasi
Karena sifat fisiknya yang unik, ada banyak aplikasi potensial di berbagai bidang seperti optik nonlinier, pendaran, elektronik, katalisis, konversi energi surya, dan optoelektronika.