Invece di diffondere la luce con sofisticati strumenti ottici per poi misurare le diverse componenti della luce, i nuovi spettrometri a punti quantistici sfrutteranno soluzioni colloidali di nanoparticelle in grado di assorbire selettivamente specifiche lunghezze d'onda. Sarà così possibile ridurre le dimensioni e abbattere i costi di questi strumenti usati in tutti i campi scientifici
Ha dimensioni paragonabili a quelle del sensore della fotocamera di un comune cellulare il primo microspettrometro a punti quantistici, che apre così la strada alla creazione di versioni ad alte prestazioni e a costi ridotti di uno dei strumenti scientifici più diffusi in tutti i laboratori del mondo. Il prototipo - descritto in un articolo pubblicato su “Nature” - è stato messo a punto da Jie Bao e Moungi Bawendi, ricercatori rispettivamente alla Tsinghua University a Shangai e al Massachusetts Institute of Technology.
Gli spettrometri misurano l'intensità della luce in funzione della lunghezza d'onda. Questa caratteristica permette di risalire all'esatta composizione di qualsiasi materiale analizzato, sulla base della conoscenza delle proprietà ottiche della luce emessa o assorbita dalle diverse sostanze, e precisamente delle cosiddette bande (di assorbimento o di emissione) che compaiono nello spettro della luce. Per questo gli spettrometri sono usati in applicazioni che spaziano dalle analisi di laboratorio biomediche fino all'astronomia.
Gli spettrometri attualmente usati si basano sulla diffusione e l'analisi della luce con strumentazioni che sono complesse e costose a causa delle presenza di numerosi componenti ottici e meccanici di alta precisione e di sistemi di allineamento e tarature di tutte queste parti. Inoltre il fatto che la luce subisca una diffusione e attraversi tutti questi componenti, prima di raggiungere il rilevatore che ne misura l'intensità, è fonte di limitazione nella loro sensibilità. Infine, quanto più elevata è la capacità di risoluzione di lunghezze d'onda vicine tanto più grande deve essere la superficie su cui la luce viene diffusa e quindi tanto più ingombrante deve essere l'apparecchio.
Bao e Bawendi hanno superato molti di questi inconvenienti adottando un approccio differente: il fascio di luce non viene diffuso, ma attraversa una matrice di filtri passa banda (ossia che lasciano passare solo specifiche lunghezze d'onda) realizzata con punti quantistici.
I punti quantici sono particelle di materiale semiconduttore di dimensioni nanometriche, che possono essere descritti come “atomi artificiali”: come gli atomi, infatti assorbono ed emettono luce a lunghezze d'onda ben specifiche. Le lunghezze d'onda specifiche di ciascun punto quantistico possono però essere stabilite a piacere semplicemente regolando la dimensione del punto quantico.
Il dispositivo messo a punto da Bao e Bawendi è costituito da una matrice di 195 diversi tipi di punti quantistici dispersi in una soluzione colloidale. Con queste soluzioni sono stati poi rivestiti i singoli pixel di rilevazione della luce di un sensore di una normale macchina fotografica digitale. Lo spettrometro ottenuto in questo semplice modo ha una banda spettrale di assorbimento che si estende su lunghezze d'onda di 300 nanometri.
Fonte: http://www.lescienze.it/news/2015/07/07/news/spettrometro_a_punti_quantistici-2679494/