Щелочноземельные халькогениды - это тип полупроводника, который вызывает растущий интерес у ученых. Они имеют множество возможных применений, таких как биоизображение, светодиоды и тепловые датчики. Эти соединения также могут быть использованы для изготовления оптических материалов, таких как перовскиты, которые преобразуют свет в энергию.

По словам Хавьера Велы, научного сотрудника Лаборатории Эймса и профессора химии Джона Д. Корбетта в Университете штата Айова, одна из причин, по которой эти новые материалы представляют интерес, заключается в том, что "они состоят из богатых на земле и биосовместимых элементов, что делает их благоприятной альтернативой по сравнению с более широко используемыми токсичными или дорогими полупроводниками."

Вела объяснила, что более широко используемые полупроводники содержат свинец или кадмий, оба элемента, которые вредны для здоровья человека и окружающей среды. Кроме того, самый популярный метод, который ученые используют для синтеза этих материалов, включает твердофазные реакции. "Эти реакции часто происходят при чрезвычайно высоких температурах (выше 900 ° C или 1652 ° F) и требуют времени реакции, которое может длиться от нескольких дней до недель", - сказал он.

С другой стороны, Вела объяснил, что "химию в растворной фазе (коллоидную) можно проводить с использованием гораздо более низких (ниже 300 ° C или 572 ° F) температур и более короткого времени реакции". Таким образом, коллоидный метод, который использовала команда Велы, требует меньше энергии и времени для синтеза материалов.

Команда Велы обнаружила, что метод коллоидного синтеза позволяет им контролировать размер нанокристаллов. Размер нанокристаллов важен, поскольку он определяет оптические свойства некоторых материалов. Вела объяснила, что, изменяя размер частиц, ученые могут влиять на то, насколько хорошо материалы поглощают свет. "Это означает, что мы потенциально можем синтезировать материалы, которые больше подходят для конкретных применений, просто изменив размер нанокристалла", - сказал он.

По словам Велы, первоначальной целью команды был синтез полупроводниковых перовскитов из щелочноземельных халькогенидов из-за их потенциального использования в солнечных устройствах. Однако для достижения этой цели им требовалось более глубокое понимание фундаментальной химии щелочноземельных халькогенидов. Поэтому вместо этого они решили сосредоточиться на этих бинарных материалах.

Вела сказал, что их исследование удовлетворяет потребность в улучшении понимания учеными фотоэлектрических, люминесцентных и термоэлектрических материалов, которые сделаны из распространенных на земле и нетоксичных элементов. Он сказал: "Мы надеемся, что наши разработки в рамках этого проекта в конечном итоге помогут в синтезе более сложных наноматериалов, таких как щелочноземельные халькогенидные перовскиты".

Это исследование далее обсуждается в статье "Нанокристаллы щелочноземельных халькогенидов: синтез в растворной фазе, химия поверхности и стабильность", написанной Элисон Н. Рот, Юньхуа Чен, Маркикс А. С. Адамсон, Ынбиол Джи, Молли Вагнер, Аарон Дж. Россини и Хавьер Вела, и опубликованной в ACS Nano.