Pensándolo bien...
De Broglie propuso que todas las partículas, no solo la luz (fotones), tienen propiedades tanto ondulatorias como corpusculares. Esto fue un avance fundamental en la mecánica cuántica y la idea fue que, así como la luz puede comportarse como partícula (como un fotón) y onda (con una longitud de onda determinada), las partículas materiales, como los electrones, también pueden tener una longitud de onda asociada.
La relación que De Broglie propuso es: λ=hp, siendo λ la longitud de onda de De Broglie de la partícula; h es la constante de Planck y p es el momento lineal de la partícula, que se define como p = mv, donde m es la masa de la partícula y v es su velocidad. Esta relación muestra que cuanto más rápido se mueve una partícula (es decir, mayor sea su momento), menor será su longitud de onda asociada y viceversa. El concepto de longitud de onda de De Broglie fue fundamental para el desarrollo de la mecánica ondulatoria y la teoría cuántica moderna. Por ejemplo, el comportamiento de los electrones en átomos se entiende mejor considerándolos como ondas en lugar de solo partículas, lo que ha sido esencial en la teoría del átomo y la química cuántica.
El confinamiento cuántico es el fenómeno en el cual las propiedades electrónicas de un sistema se modifican sustancialmente debido a la restricción espacial de las partículas a una escala comparable o menor que la longitud de onda de de Broglie de esas partículas. Básicamente, cuando las partículas, como los electrones, están "atrapadas" o "confinadas" en dimensiones muy pequeñas, su comportamiento y sus propiedades cambian. Las claves del confinamiento radican en las dimensiones del mismo, que puede ser unidimensional, bidimensional o tridimensional, dependiendo de cuántas dimensiones del sistema estén restringidas a la escala nanométrica. Ejemplos de estas estructuras incluyen los pozos cuánticos, para confinamiento unidimensional, hilos cuánticos, para confinamiento bidimensional y puntos cuánticos, para confinamiento tridimensional; en los efectos en la energía, ya que las bandas de energía, que son continuas en sistemas macroscópicos, se vuelven discretas en sistemas confinados. A medida que el tamaño de una partícula o estructura se acerca a la longitud de onda de De Broglie asociada a sus portadores de carga (por ejemplo, electrones), estos portadores de carga quedan "confinados" en ese espacio pequeño. Esto lleva a la cuantización de sus estados de energía. En cristales más grandes, los electrones pueden tener prácticamente cualquier energía dentro de un rango determinado. Sin embargo, en estructuras muy pequeñas, como nanopartículas o puntos cuánticos, los electrones solo pueden ocupar ciertos niveles de energía discretos. Esto significa que los electrones en sistemas confinados solo pueden ocupar niveles de energía específicos, lo que da lugar a espectros de absorción y emisión discretos. Se puede ver en las aplicaciones tecnológicas, en la que los puntos cuánticos, por ejemplo, se utilizan en pantallas de televisión y monitores debido a su capacidad para emitir luz de colores específicos. También se investigan para aplicaciones en células solares, terapias médicas y computación cuántica; en la dependencia del tamaño, ya que un aspecto fundamental del confinamiento cuántico es que las propiedades del sistema, como la energía de los electrones o la longitud de onda de la luz emitida, dependen del tamaño del sistema y de esta forma al cambiar el tamaño de un punto cuántico, se puede ajustar el color de la luz que emite.
Cambiar el tamaño del confinamiento cuántico implica variar las dimensiones de la estructura nanométrica en la que se confinan las partículas, como los electrones. Algunas formas de cambiar el tamaño de las estructuras que exhiben confinamiento cuántico se pueden lograr mediante métodos de síntesis, ya que se puede controlar el tamaño de las partículas ajustando las condiciones de síntesis, como la temperatura, la concentración de reactivos, el tiempo de reacción y la presencia de agentes de dirección. Otra alternativa es la epitaxia, tanto para estructuras como pozos cuánticos o hilos cuánticos, ya que es un método comúnmente utilizado. Al ajustar las condiciones del proceso, como la cantidad de material depositado, se pueden controlar las dimensiones de estas estructuras. Otra alternativa es el empleo de la litografía, para definir estructuras a escala nanométrica en una superficie, por ejemplo, para fabricar nanohilos. Variando las condiciones del proceso y el diseño del patrón, se pueden crear estructuras de diferentes tamaños y formas. Otra forma es el grabado, químico o iónico para reducir el tamaño de estructuras nanométricas previamente formadas y, en todo caso, las estrategias de autoensamblaje, en estructuras nanométricas bajo ciertas condiciones. Controlando estas condiciones, se puede dirigir el tamaño y la forma de las estructuras resultantes. El control preciso del tamaño y la forma de estas estructuras es esencial para aprovechar al máximo las ventajas del confinamiento cuántico en aplicaciones tecnológicas.
Todo parece indicar que cambiar el tamaño de un punto cuántico ya construido es de mucho interés por la posibilidad de sintonizar la frecuencia de trabajo, aunque es más complicado que controlar su tamaño durante la síntesis. Sin embargo, hay algunas técnicas que pueden modificar el tamaño de los puntos cuánticos después de su formación. Estas incluyen, la utilización de un proceso de grabado químico o iónico para reducir el tamaño de los puntos cuánticos. Sin embargo, este proceso puede cambiar las propiedades superficiales de los puntos cuánticos y potencialmente introducir defectos. El recubrimiento con capas adicionales que, aunque esto no reduce el tamaño del punto cuántico original, se pueden añadir capas adicionales sobre el punto cuántico, "haciéndolo más grande". Estas capas adicionales pueden ser de otro material semiconductor, formando una estructura de "núcleo-cáscara". Esto puede cambiar las propiedades ópticas del punto cuántico. Una alternativa de mucho interés es el intercambio iónico, ya que en ciertos sistemas, es posible realizar un intercambio iónico para reemplazar átomos en la superficie del punto cuántico, lo que puede conducir a cambios en el tamaño efectivo y las propiedades del punto cuántico y, finalmente, otras técnicas de post-procesamiento, dependiendo del tipo y la composición del punto cuántico, existen diversas técnicas químicas o físicas que pueden usarse para modificar su tamaño o estructura después de la síntesis.
Es importante destacar que cualquier cambio en el tamaño de un punto cuántico, ya sea un aumento o una disminución, puede tener un impacto significativo en sus propiedades ópticas y electrónicas debido al confinamiento cuántico.