Kvantové tečky syntetizuje mikrovlnný reaktor

Kvantové tečky nebo také kvantové body jsou krystalky z polovodičového materiálu, jejichž velikost se pohybuje v řádu nanometrů. V jejich názvu se odráží, že umožňují tzv. kvantový elektronický efekt. Ten se projevuje mimo jiné tím, že krystalky zářivě fluoreskují jasně definovanými barvami. Jsou rozpustné ve vodě a lze je navázat na určité bílkoviny, takže mohou sloužit jako značkovací prostředek při vyšetřování tělesných orgánů či buněk.

Lahvičky s jasně zářícími "kvantovými tečkami" vyrobenými mikrovlnnou metodou|foto: NIST

Při jejich výrobě se musí zajistit, aby určitá polovodičová sloučenina, obvykle směs kadmia a selenu, vykrystalizovala do oddělených nanokrystalů správné velikosti. Protože kadmium je jedovaté a sloučenina rychle oxiduje, musí se vzniklé nanokrystalky uzavřít do ochranné skořápky, tvořené např. sulfidem zinečnatým. Pro biologickou aplikaci je potřebné dále zajistit, aby se krystalek rozpouštěl ve vodě. Toho se dosáhne tím, že se na atom zinku naváže krátká organická molekula, zvaná ligand. Ta rovněž umožní, aby se kvantová tečka později navázala na bílkovinu.

Výroba kvantových teček standardně probíhá při teplotě kolem 300 °C v atmosféře inertního plynu. Tento postup je dosti složitý. Barvu krystalků není přitom možné dostatečně přesně předdefinovat a jejich stabilita bývá také proměnlivá.

U nově navržené metody vznikají nanokrystalky v tzv. mikrovlnném reaktoru. Teplo potřebné k průběhu chemických reakcí se do tohoto reaktoru dodává v podobě mikrovlnné energie, která je reagujícími látkami selektivně absorbována. K průběhu reakce stačí v našem případě pouze poloviční teplota. Protože odpadnou některé mezikroky, jichž bylo třeba u vysokoteplotního postupu, celý proces se značně zjednoduší. Není ani zapotřebí ochranné atmosféry. Nanokrystalky, vyrobené novým postupem z komerčně dostupných materiálů, jsou homogenní a jejich barva se může přesně nastavovat. Ve vodném roztoku jsou stálé déle než čtyři měsíce.