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Investigación Química

Nanopartículas semiconductoras coloidales y aplicaciones
Beatriz H. Juárez
Resumen: La investigación en nanocristales semiconductores o también llamados puntos cuánticos semiconductores ha experimentado un
rápido desarrollo en las últimas décadas. El trabajo profuso realizado en la síntesis coloidal de estos sistemas permite hoy en día controlar su
tamaño, su forma,su composición, así como su funcionalidad química superficial. El presente artículo pretende mostrar el desarrollo de estas
fascinantes estructuras en las últimas décadas, junto con sus perspectivas de aplicación.
Palabras clave: Nanopartículas semiconductoras, puntos cuánticos coloidales, fusión orientada, nanotubos de carbono, sistemas híbridos.
Abstract: Research on semiconductornanocrystals, also called quantum dots has experienced a fast development in the last decades. The
extensive work carried out in colloidal synthetic activities allows controlling their size, shape, composition and surface chemistry. The present
article aims at showing a short overview of these fascinating materials and some of the present applications in which they are involved.
Keywords: Semiconductornanoparticles, colloidal quantum dots, oriented attachment, carbon nanotubes, hybrid systems.

Introducción
En la actualidad nanopartículas de diferente naturaleza son
utilizadas en muy diversas disciplinas, desde la medicina a la
óptica, la física, la biología, o, la química debido a sus excelentes propiedades y las cada vez más numerosas aplicaciones
que de ellas se derivan. Unananopartícula se define como
un material con propiedades definidas de tamaño inferior a
100 nm. En función de la naturaleza del material estructurado
hablamos de nanopartículas de naturaleza semiconductora,1
metálica,2 magnética,3 etc... La estructuración de materiales en
este intervalo de tamaños permite, en muchos casos, el control
de sus propiedades ópticas, su conducción eléctrica, sus propiedadestérmicas, su comportamiento magnético así como su
reactividad o actividad catalítica. En materiales semiconductores, el control de sus propiedades ópticas y electrónicas es
resultado del confinamiento del par electrón-hueco (excitón)
en los espacios nanométricos que suponen los cristales semiconductores de entre 103 y 105 átomos. La descripción de
estos sistemas y la evolución de sus propiedadeselectrónicas
son consistentes con el modelo de la partícula en una caja.
Resolviendo la ecuación de Schrödinger donde las funciones
de onda aceptables satisfacen las condiciones de contorno

Beatriz H. Juárez
IMDEA Nanociencia.
Francisco Tomás y Valiente 7. Facultad de Ciencias.
Universidad Autónoma de Madrid. Campus de Cantoblanco. .
28049. Madrid.
C-e: beatriz.hernandez@imdea.orgRecibido: 10/11/2010. Aceptado: 29/03/2011.

An. Quím. 2011, 107(3), 229–236

impuestas por las dimensiones del cristal, el resultado es una
expresión que describe el desplazamiento espectral de la banda
de energía del semiconductor con el tamaño:
2

2
1, 8e
E = Eg + h 2 c 1 + 1 m me mh
4rfR
8R

donde, Eg es la energía correspondiente a la banda de energía
prohibida delsemiconductor en volumen. El segundo término
corresponde a la corrección por confinamiento donde h es la
constante de Planck, me y mh las masas efectivas de electrón y
hueco respectivamente y R el radio de la nanopartícula. El tercer
término describe la correccion por interacción entre el electrón y
el hueco que forman el excitón.4 En esta expresión vemos claramente que la energía para crear portadoresde carga depende del
tamaño del cristal y que esa energía disminuye según aumentamos el tamaño de la partícula. La cuantización de la energía tiene
importantes consecuencias ya que a medida que el tamaño de la
partícula varía, también lo hace su color  como resultado de
la absorción y sus propiedades de emisión como resultado de la
recombinación del excitón. Esto se observa claramente en...