Квантовые точки — полупроводниковые нанокристаллы сферической формы диаметром 2–10 нм — известны с 80-х годов прошлого века и уже применяются для улучшения качества изображения OLED-дисплеев.

Несколько лет назад, внимание исследователей привлёк новый тип нанокристаллов: нанопластинки. Они имеют вид плоских прямоугольников габаритами в несколько нанометров. Благодаря малой даже по сравнению с квантовыми точками толщине (несколько атомных слоев) такие пластинки излучают при возбуждении падающим светом более чистые и яркие цвета.

В недавней публикации журнала Nature Materials, профессор Высшей швейцарской технической школы (ETH) Дэвид Норрис (David Norris) пролил свет на интриговавшую учёных загадку формирования этих пластинок. В сотрудничестве с американскими учёными команда ETH смогла продемонстрировать, каким образом нанопластинки селенида кадмия приобретают свою двумерную форму.

Норрис с коллегами опровергли бытовавшее в научной среде мнение, что для формирования таких плоских кристаллов должно происходить из раствора и для этого необходим некий шаблон. Более того, они обнаружили, что пластинки могут расти просто в расплаве смеси исходных материалов — карбоксилата кадмия и селена — без добавления какого-либо растворителя.

Разработанная авторами теоретическая модель показала, что для начала спонтанной кристаллизации пластинки достаточно затравки, состоящей из нескольких атомов селена и кадмия. Это ядро может рассасываться и переконфигурироваться в другую форму, но с достижением критического размера начинается образование пластинки. В соответствии с принципом минимизации энергии, на краях кристалл растёт в 1000 раз быстрее, чем с плоской стороны.

Результаты симуляции удалось подтвердить экспериментально, впервые синтезировав в лабораторных условиях нанопластинки пирита (FeS₂). В отличие от селенида кадмия этот материал не токсичен, что расширяет круг возможных приложений, включающих лазеры и сверхэффективные солнечные батареи.