Modulación de la luz emitida por puntos cuánticos de carbono mediante ingeniería de solventes

Los puntos cuánticos coloidales de carbono (CQDs) son nanoestructuras que poseen muy buenas propiedades de sintonización de la emisión y absorción de luz [1]. Dichas características los hacen materiales de interés para aplicaciones en optoelectrónica tales como luminarias, celdas solares, circuitos lógicos, entre otra [2].

Pese a diversos estudios sobre las propiedades optoelectrónicas de los CQDs, se desconoce muchas características de estas. Por ejemplo, actualmente se cree que la emisión que presentan estas estructuras proviene al menos de tres orígenes, las cuales son, emisión del núcleo, dopamiento y grupos funcionales [3].

Una de las rutas para modificar la emisión de luz de los CQDs que ha tomado bastante auge es la ingeniería de solventes [4]. En nuestros laboratorios se ha realizado síntesis de CQDs mediante carbonización directa de biomasas extraída de diferentes frutas, tales como sandía, naranja, entre otras. Posterioresmente los CQDs obtenidos se sometieron a cambio de solventes tales como benceno, etanol y acetona. Dando como resultado lo observado en la Figura 1.

En dicha figura se pueden apreciar muestras de CQDs posterior a cambios de solventes, en la cual las tres muestras están bajo iluminación ultravioleta y los colores corresponden a las diferentes emisiones de estas estructuras debido al cambio de solvente.

Estos resultados muestras la modulación de la fotoluminiscencia de los CQDs por agentes externos a la estructura y puede ser aprovechados para la utilización de materia prima para la construcción de luminarias, por ejemplo, mediante el método conocido como descendente, el que comúnmente consiste en la creación de una matriz que contiene los puntos cuánticos, los cuales recubren una fuente de luz ultravioleta, de este modo dicha matriz es irradiada con luz ultravioleta y esta la transforma a el rango visible [5].

Por último, una de las grandes ventajas que presentas estas estructuras es que, debido a su baja toxicidad son materiales amigables con el medio ambiente.  

Bibliografía:

[1] H. Ponce, J. Cuadra, J. Menjívar, O. Deodanes, N. Cisneros, C. Rudamas, Caracterización óptica y estructural de puntos cuánticos de carbono a base de tomate (lycopersicon esculentum Mill), Realidad y Reflexión, 2023. (en prensa)

[2] W. Liu, C. Li, X. Sun, W. Pan, G. Yu y J. Wang, Highly crystalline carbon dots from fresh tomato: UV emission and quantum confinement, Nanotechnology, 2027.

[3] K. Jiang, X. Feng, X. Gao, Y. Wang, C. Cai y Z. Li, Preparation of multicolor photoluminescent carbon dots by tuning surface states. Nanomaterials, 2019.

[4] P. Mohammad-Jafarieh, A. Akbarzadeh, R. Salamat-Ahangari, M. Pourhassan-Moghaddam y

1. Jamshidi-Ghaleh, Solvent effect on the absorption and emission spectra of carbon dots:

evaluation of ground and excited state dipole moment, BMC Chemistry, 2021.

[5] H. Ponce, Ó. Deodanes, N. Cisneros, J. Cuadra, C. Rudamas, Nanoestructuras de carbono: una opción para el ahorro energético en los hogares salvadoreños, Disruptiva, 2022.