E3 Confinamento Quântico

Tópico

Quando o tamanho dessa nanopartícula semicondutora se aproxima do raio de Bohr do éxciton no mesmo material — a separação característica entre o elétron e o buraco que juntos formam esse éxciton no material em sua forma maciça — é isso que ativa o regime de confinamento forte dessa nanopartícula. No material em sua forma maciça, o éxciton tem amplo espaço para manter essa separação característica sem qualquer restrição, mas dentro de uma nanopartícula cujo tamanho já se aproxima desse mesmo raio de Bohr do éxciton, as paredes físicas da própria nanopartícula começam a restringir o espaço disponível para esse éxciton. Se o tamanho dessa nanopartícula for ainda mais reduzido, aproximando-se ou mesmo ficando abaixo do raio de Bohr do éxciton, esse regime de confinamento forte torna-se ainda mais pronunciado.

Quando essa nanopartícula semicondutora entra nesse regime de confinamento forte, sua banda proibida, de acordo com a equação de Brus, deixa de ser a constante fixa que é no material em sua forma maciça e passa a depender diretamente do tamanho da nanopartícula. A equação de Brus descreve como a banda proibida dessa nanopartícula se alarga, ultrapassando a do material equivalente em sua forma macroscópica, à medida que seu tamanho diminui dentro desse mesmo regime de forte confinamento. O menor tamanho dessa nanopartícula dentro desse regime de forte confinamento resulta em uma banda proibida maior, de acordo com a mesma equação de Brus.

Portanto, esse modelo, com seu regime de forte confinamento e banda proibida dependente do tamanho, estabelece que essa dependência do tamanho é precisamente a assinatura física que define um ponto quântico como tal, distinguindo-o de qualquer outra nanopartícula semicondutora do mesmo material que ainda não tenha atingido esse regime de forte confinamento: enquanto essa banda proibida permanece constante para qualquer tamanho de partícula fora desse regime, dentro dele, duas partículas do mesmo material, mas de tamanhos diferentes, possuem cada uma sua própria banda proibida característica. O fato de essa banda proibida dependente do tamanho poder ser verificada experimentalmente, utilizando a energia luminosa emitida por essa nanopartícula por meio de fotoluminescência, de acordo com outro modelo desse conjunto, permite que esse mesmo modelo confirme se esse regime de forte confinamento é de fato atendido. E o fato de essa mesma banda proibida dependente do tamanho ser perdida, em vez disso, quando a coalescência térmica que descreve um modelo diferente desse conjunto faz com que essa nanopartícula cresça além do raio de Bohr do exciton com o qual esse modelo foi aberto, causa a destruição desse mesmo confinamento quântico, juntamente com a assinatura física do ponto quântico que ele definia.

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