Nanopartikel Semikonduktor: Efek Kuantum Ukuran dan Teknik Sintesis Lanjutan
Nanopartikel semikonduktor, dengan ketiga dimensi antara 1 dan 20 nm, menunjukkan perilaku elektronik, magnetik, katalitik, dan optik yang luar biasa. Properti luar biasa ini timbul dari rasio luas permukaan-volume yang tinggi dan pembatasan kuantum yang diinduksi ukuran.
Efek Ukuran Kuantum
Ketika diameter partikel mendekati radius Bohr eksiton, carrier muatan terbatas dalam ketiga dimensi, menghilangkan derajat kebebasan. Pembatasan ini memaksa bandas elektronik kontinyu menjadi tingkat diskret yang kuantum, sehingga melebarkan jarak energi efektif.
Pendekatan Sintesis Konvensional
Teknik tradisional seperti penyetoran uap kimia (CVD) dan epitaksi ranjang molekular (MBE) menghasilkan nanopartikel yang terikat pada substrat atau tertanam dalam matriks, yang membatasi penggunaan mereka dalam aplikasi berbasis larutan.
Sintesis Koloid
Rute koloid melibatkan presipitasi nanokristal dalam pelarut homogen dengan stabilizer yang mencegah aglomerasi dan pertumbuhan tidak terkontrol. Stabilitas ditingkatkan oleh pelarut dengan dielektrik rendah atau stabilizer seperti kopolimer stirena/asam maleat.
Pembekasan Ostwald
Selama pembekasan Ostwald, kristal yang lebih kecil dan kurang stabil larut dan menyetir kembali pada kristal yang lebih besar dan lebih stabil. Pembekasan yang efektif memerlukan disolubilitas nanopartikel yang rendah, yang dapat diatur melalui pilihan pelarut, pH, dan agen passivasi.
Pirolysis Suhu Tinggi
Untuk mengatasi keterbatasan suhu rendah dari metode koloid, precursori yang terdekomposisi pada suhu tinggi diuntikan ke dalam pelarut koordinasi berdidih tinggi. Misalnya, alkil logam volatif seperti dimetil kadmium dan sumber kalkogen seperti tri-n-oktilfosfin selenida (TOPSe) Didisperse dalam tri-n-oktilfosfin (TOP) dan diperkenalkan ke dalam tri-n-oktilfosfin oksida (TOPO) panas. Pendekatan ini menghasilkan partikel kristal yang monodisperse.
Strategi Precursori Kimia
Precursori satu molekul yang mengekspos ikatan logam–kalkogen memungkinkan pembentukan nanopartikel yang efisien dan berkualitas tinggi. Dekomposisi precursori memicu nucleation cepat; pertumbuhan selanjutnya dibatasi sendiri ketika pasokan precursori habis. Pendinginan reaksi secara tiba-tiba menghentikan pertumbuhan lebih lanjut. Nanokristal kemudian dipresipitasi dengan menambahkan pelarut yang bercampur, diusapkan, dan dipulihkan sebagai serbuk kering. Kompleks logam dari alkil-tiourea juga berfungsi sebagai precursori yang baik.
