Kropki kwantowe(ang. Quantum dots, QDs), sąnanokryształami, o rozmiarze 2-7 nm, wykonanymi np. z siarczku cynku ZnS, otoczonego przez cząsteczki warstwy ochronnej, utworzonej np. z siarczku kadmu CdS.

Kropki kwantowe, składają się ze zbioru atomów w tym samym stanie kwantowym (koherencja). Oświetlenie ich strumieniem kwantów świetlnych – fotonów (światło słoneczne, sztuczne) powoduje wzbudzenie elektronów w atomach i przeniesienie ich na wyższy poziom energetyczny. Ponieważ ucieczka elektronów jest uniemożliwiona, ulegają one natychmiastowemu powrotowi do stanu wyjściowego, co powoduje emisję pochłoniętego światła (wydajność energetyczna procesu 100% - bez strat energii).

W zależności od wielkości nanokryształów i materiału z jakiego są wykonane, emitują promieniowanie w zakresie od podczerwieni do nadfioletu z uwzględnieniem światła widzialnego (Ryc. 2).

Ryc. 2 W zależności od rozmiarów kropek kwantowych emitują one światło o różnej długości fali [5].

Dla nanokryształu wykonanego z selenku kadmu SeCd o wymiarze 6 nm, długość emitowanej fali wynosi ok. 655 nm. Dla nanokryształu zbudowanego z tej samej substancji o wymiarze 3 nm długość fali jest krótsza i wynosi 525 nm.

Zdolność do emitowania promieniowania (i to o różnych długościach fali) sprawia, że kropki kwantowe stanowią ciekawąalternatywę dla obecnie używanych barwników w kosmetykach kolorowych. Uważa się, że kropki kwantowe ze względu na rozmiar, po rozprowadzeniu na skórze będą emitować promieniowanie barwne.

Potencjał użycia nanomateriałów we współczesnej kosmetologii jest ogromny, dlatego też substancje aktywne w rozmiarach nano stosowane są coraz częściej w kosmetykach, ułatwiając m.in. przenikanie do głębszych warstw skóry.Jednakże czy są one w pełni bezpieczne?

Obecnie trwają badania dotyczące bioaktywności kropek kwantowych, czyli tego, czy są one w stanie przeniknąć przez barierę naskórkową (ze względu na rozmiary w skali nano) oraz czy mogą wywołać efekt cytotoksyczny.

Badania zespołu prof. Zhanga z Uniwersytetu w Karolinie Północnej (USA) oraz prof. Gratieri z Uniwersytetu w Sao Paulo(Brazylia) udowadniają, że kropki kwantowe mogą przenikać przez skórę, jednakże tylko wtedy gdy jej ciągłość zostanie naruszona. Kropki kwantowe mogą być zbudowane z różnych materiałów, zastosowanie w nich kadmu może być potencjalnie toksyczne, jednakże możliwe jest jego zastąpienie.

Przy odpowiedniej modyfikacji zapewniającej bezpieczeństwo stosowania, kropki kwantowe mogą stać się w przyszłości ciekawą alternatywą dla klasycznych barwników kosmetycznych. Jednakże jak podkreśla prof. UAM dr hab. Marcin Molski - „Należy pamiętać, że zastosowanie kropek kwantowych w kosmetyce to dopiero przyszłość - na tym etapie dopiero dyskutowana, a nie wprowadzana w praktyce […] Kropki kwantowe to hipotetyczny obszar zastosowań kosmetycznych sugerowany w mojej książce. Do tej pory nikt jeszcze nie podszedł do tego problemu od strony technologicznej”.

Opracowała:  Maja Haczyk