Квантовые точки.
Проще говоря, квантовая точка — это полупроводник, электрические характеристики которого зависят от его размера и формы. Регулируя размер квантовой точки, мы можем изменять энергию испускаемого фотона, а значит, можем изменять цвет испускаемого квантовой точкой света. Основное преимущество квантовой точки заключается в возможности, изменяя размер, точно настраивать длину волны излучаемого света.
Квантовые точки, конструкция и состав квантовых точек
Свойства и характеристики квантовых точек
Квантовые точки, конструкция и состав квантовых точек:
Квантовые точки — это фрагменты проводника или полупроводника (например InGaAs, CdSe или GaInP/InP), носители заряда (электроны или дырки) которого ограничены в пространстве по всем трём измерениям. Размер квантовой точки должен быть настолько мал, чтобы квантовые эффекты были существенными. Это достигается, если кинетическая энергия электрона заметно больше всех других энергетических масштабов: в первую очередь больше температуры, выраженной в энергетических единицах.
Проще говоря, квантовая точка — это полупроводник, электрические характеристики которого зависят от его размера и формы. Чем меньше размер кристалла, тем больше расстояние между энергетическими уровнями. При переходе электрона на энергетический уровень ниже, испускается фотон. Регулируя размер квантовой точки, мы можем изменять энергию испускаемого фотона, а значит, можем изменять цвет испускаемого квантовой точкой света. Основное преимущество квантовой точки заключается в возможности, изменяя размер, точно настраивать длину волны излучаемого света.
Квантовые точки могут быть различной формы и размера, но чаще всего они представляют собой сферы диаметром 2-10 нм, и состоят они из 103 – 105 атомов. Квантовые точки разных размеров могут быть собраны в градиентные многослойные нанопленки.
Свойства квантовых точек (и в первую очередь цвет излучения) зависят от множества факторов: от размеров, формы и материалов, из которых они изготовлены.
Различают два типа квантовых точек (по способу создания):
– эпитаксиальные квантовые точки;
– коллоидные квантовые точки.
Несмотря различные способы создания квантовых точек, их свойства одинаковы.
Квантовая точка состоит из ядра и защитной оболочки из материала с более широкой запрещенной зоной. Она уменьшает дефекты на поверхности ядра, что приводит к повышению квантового выхода флуоресценции до 90 % и предотвращает деградацию квантовой точки. Материалом ядра могут быть CdS, CdSe, CdTe, PbS, PbSe, PbTe, InP, InAs, PbSe/Te, сплавы CdSe/Te CdAgTe, CdSe/TeCdHg. Оболочки квантовых точек изготавливаются из ZnS, CdS, ZnSe. У квантовых точек для биомедицинских исследований есть ещё два слоя: стабилизатор и слой инертных молекул (пептиды, липиды) или нейтральная гидроксильная оболочка.
Квантовые точки могут изготавливаться в форме, пригодной для дальнейшего ковалентного присоединения биологических молекул, а также в виде полимерных микросфер.
Свойства и характеристики квантовых точек:
Квантовые точки являются отличной заменой традиционных органических и неорганических люминофоров. Они превосходят их по яркости флуоресценции (квантовый выход > 50 %), фотостабильности, а также обладают некоторыми уникальными свойствами.
В частности, флуоресценция квантовых точек зависит от их размера – так, небольшие (~2 нм) нанокристаллы CdSe люминесцируют в синей области спектра, при размерах порядка 3 нм – в зеленой области, а при размерах около 7 нм – в красной. Это свойство позволяет получать квантовые точки с практически любой длиной волны флуоресценции от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного диапазона, изменяя размер частиц и природу полупроводника, образующего нанокристалл.
Не менее важно, что квантовые точки имеют очень широкий (любая длина волны меньше экситонного пика поглощения) спектр поглощения, и, следовательно, квантовые точки разных размеров могут быть возбуждены одним источником света. Данный эффект используется для мультиплекс-анализа биологических макромолекул (например, в иммуноанализе). Пики фотолюминесценции квантовых точек достаточно узкие (ширина на полувысоте менее 30 нм) и симметричные, что также очень важно при одновременной идентификации множества флуоресцентных сигналов.
В связи с тем, что квантовые точки способны поглощать свет в широком диапазоне, они обладают уникальной способностью поглощать свет в инфракрасном и в ультрафиолетовом диапазоне и преобразовывать свет в видимую часть спектра, что очень важно, например, при использовании в сельском хозяйстве для преобразования ультрафиолетового света в красный свет, который полезен растениям, либо в солнечных батареях, чтобы добиться более эффективного поглощения солнечного излучения.
Применение квантовых точек:
– для различных биохимических и биомедицинских исследований, в том числе для многоцветной визуализации биологических объектов (вирусов, клеточных органелл, клеток, тканей) in vitro и in vivo, а также в качестве пассивных флуоресцентных маркеров и активных индикаторов для оценки концентрации определенного вещества в том или ином образце,
– для многоканального оптического кодирования, например, в проточной цитометрии и высокопроизводительном анализе белков и нуклеиновых кислот,
– для исследования пространственного и временного распределения биомолекул методом конфокальной микроскопии,
– в иммуноанализе,
– при in situ диагностике маркеров рака,
– в блоттинге,
– как источник белого цвета,
– в светодиодах,
– в полупроводниковых технологиях,
– в телевизорах, дисплеях на квантовых точках и мультисенсорных экранах с квантовыми точками в подсветке,
– в солнечных батареях в качестве материала, преобразующего солнечную энергию в постоянный электрический ток (позволяет добиться эффективного поглощения сразу нескольких различных частей спектра солнечного излучения). Квантовые точки поглощают свет в более широком диапазоне (включая инфракрасный и ультрафиолетовый), чем традиционные солнечные элементы,
– в сельском хозяйстве для преобразования ультрафиолетового света в красный свет, который полезен растениям.
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com
люминесценция дисплей тв телевизор монитор матрица экран самсунг лазеры lg 10 битных матрицах на квантовых точках samsung купить цена
электрон точки зрения квантовой физики механики
телевизор lg купить графеновые коллоидные полупроводниковые oled квантовые точки ямы cdse являются в медицине
оптические свойства самоорганизация виды синтез использование применение получение свойства технология квантовых точек и нитей в телевизорах
свет точки зрения квантовой теории
квантовая точка светодиод лагерь
мысли материальны с точки зрения квантовой физики
квантовые ямы нити точки
излучение давление света с квантовой точки зрения
технологии графеновых квантовых точек