e. Khả năng ghép phân tử (molecular coupling):
Như đã nói ở trên, đa số các thành phần cấu tạo của QDs đều có sự tham gia của nguyên tố chuyển tiếp, nên khả năng hình thành phức phối trí cũng là một đặc trưng của hệ QDs.
Khi ta tổng hợp QDs bằng phương pháp hệ keo, các tinh thể QDs tạo thành có độ linh động cao và có khả năng đính vào các phân tử khác qua liên kết kiểu kim loại với nhóm chức đóng vai trò phối tử. Những nhóm chức như thiol, amine, nitrile, phosphine, phosphine oxide, phosphonic acid, carboxylic acid hay các loại ligand khác đều có thể tạo liên kết phức chất tốt với các nguyên tử kim loại cấu thành QDs. Bằng sự liên kết hợp lí trên bề mặt, QDs có thể được khuếch tán hay hoà tan vào các dung môi hay trộn chung với các màng vô cơ và hữu cơ (inorganic and organic films). Và qua đó, cho phép ta có thể thay đổi tính chất quang và điện của hệ QDs.
Và qua đó, các nghiên cứu thường hướng tới QDs core-shell, lớp vỏ tạo ra theo tùy mục đích sử dụng, tùy tính chất muốn nâng cao, nhưng chủ yếu là bảo vệ nhân QDs, gia tăng hiệu suất lượng tử. Lớp vỏ bên ngoài thường là một lớp vô cơ. Với lớp vỏ này, QDs tăng khả năng hấp thụ quang học, làm cho vật lịêu sáng hơn, giảm thiểu khả năng tái ghép cặp của electron và hole.
Có thể giải thích tác dụng của lớp vỏ vô cơ phủ lên nhân QD như sau: nếu chỉ là hệ nhân QD, ở trên bề mặt sẽ có các electron tự do, ngoài ra còn có các khuyết tật tinh thể, có thể làm giảm hiệu suất lượng tử. Nếu ta phủ lên bề mặt một lớp vỏ vô cơ, các electron trên bề mặt sẽ đi vào những liên kết, ngoài ra các ảnh hưởng của khuyết tật tinh thể cũng được trung hoà.
f. Cường độ hấp thụ quang mạnh + tốc độ giảm cấp quang học thấp:
Ta sẽ so sánh kết quả giữa một typical organic dye FITC (fluorescein isothiocyanate) với CdSe QD.
Nhìn vào hai hình, trước tiên, ta thấy vùng hấp thu cũng như phát xạ hùynh quang của QDs đối xứng, và peak nhọn hơn --> khả năng hấp thụ cũng như phát xạ của QDs ko bị nhiễu lọan.
Phổ hấp thụ (absorption) của QDs đựơc mở rộng đến vùng tử ngọai, với cường độ vẫn lớn, trong khi ở organic dye thì cường độ đã giảm thiểu.
Nhìn vào diện tích vùng xen phủ giữa hai phổ, ta thấy tuy từng phổ của organic dye rộng, nhưng xen phủ nhau ít, trong khi ở QD ta thấy mũi phổ hẹp, và xen phủ nhau nhiều --> khả năng hấp thụ và phát hùynh quang của QD tốt hơn nhiều so với organic dye.
Ngòai ra, nếu phủ cho core QD một lớp shell như CdSe/ZnS thì sự hấp thụ mạnh hơn, phát xạ hùynh quang rõ hơn, sáng hơn.
Nếu so sánh độ giảm cấp quang học thì organic dye rất kém bền so với QDs.
Tuy nhiên, ta ko thể dùng QDs để thay thế organic dye trong tòan bộ các ứng dụng sinh học được, vì nhiều yếu tố, trong đó hai yếu tố cơ bản được quan tâm là giá thành, phương pháp tổng hợp sao cho kích thước của QDs có độ đa phân tán thấp, vì tương ứng với mỗi kích thước và thành phần cấu trúc thì QDs có một bandgap xác định. Nếu ta tổng hợp ra QDs có độ đa phân tán cao thì các sự phát quang cũng như hấp thụ sẽ bị nhiễu lọan, ko đi ra ứng dụng được.
(còn tiếp)