Idi na sadržaj

Korisnik:Palapa/Kvantna tačka

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Koloidne kvantne tačke ozračene UV svjetlom. Kvantne tačke različite veličine emituju različite boje svjetlosti zbog kvantnog zatvaranja.

Kvantne tačke (QD) su poluprovodničke čestice veličine nekoliko nanometara, koje imaju optička i elektronska svojstva koja se razlikuju od većih čestica kao rezultat kvantne mehanike. Oni su centralna tema u nanotehnologiji. Kada su kvantne tačke osvijetljene UV svjetlošću, elektron u kvantnoj tački može biti pobuđen u stanje više energije. U slučaju poluvodičke kvantne tačke, ovaj proces odgovara prijelazu elektrona iz valentnog pojasa u pojas provodljivosti. Pobuđeni elektron može pasti natrag u valentni pojas oslobađajući svoju energiju kao svjetlost. Ova emisija svjetlosti (fotoluminiscencija) je ilustrovana na slici desno. Boja te svjetlosti ovisi o energetskoj razlici između pojasa provodljivosti i valentnog pojasa, ili prijelaza između diskretnih energetskih stanja kada struktura pojasa više nije dobra definicija u QD-ovima.

Jezikom nauke o materijalima, poluprovodnički materijali nanorazmera čvrsto ograničavaju ili elektrone ili elektronske rupe . Kvantne tačke se ponekad nazivaju umjetnim atomima, naglašavajući njihovu singularnost, jer imaju vezana, diskretna elektronska stanja, poput prirodnih atoma ili molekula.[1][2] Pokazalo se da elektronske valne funkcije u kvantnim tačkama nalikuju onima u stvarnim atomima. [3] Spajanjem dvije ili više takvih kvantnih tačaka, može se napraviti umjetna molekula, koja pokazuje hibridizaciju čak i na sobnoj temperaturi.[4] yyy

Kvantne tačke imaju svojstva posredna između masivnih poluvodiča i diskretnih atoma ili molekula. Njihova optoelektronska svojstva mijenjaju se kao funkcija veličine i oblika.[5] [6] Veći QD od 5–6 nm prečnika emituju veće talasne dužine, sa bojama kao što su narandžasta ili crvena. Manji QD-ovi (2–3 nm) emituju kraće talasne dužine, dajući boje poput plave i zelene. Međutim, specifične boje variraju u zavisnosti od tačnog sastava QD.[7]

Potencijalne primjene kvantnih tačaka uključuju tranzistore s jednim elektronom, solarne ćelije, LED diode, lasere, [8] jednofotonske izvore,[9] [10] [11] generaciju drugog harmonika, kvantno računanje, [12] istraživanje ćelijske biologije,[13] mikroskopija,[14] i medicinsko snimanje.[15] Njihova mala veličina omogućava da neke QD budu suspendovane u rastvoru, što može dovesti do njihove upotrebe u inkjet štampi i centrifugiranju.[16] Korišteni su u Langmuir-Blodgett tankim filmovima.[17][18][19] Ove tehnike obrade rezultiraju jeftinijim i manje dugotrajnim metodama proizvodnje poluprovodnika.

Quantum dots with gradually stepping emission from violet to deep red
Kvantne tačke kadmij sulfida na ćelijama
Idealizirana slika koloidne nanočestice olovnog sulfida (selenida) sa potpunom pasivizacijom oleinskom kiselinom, oleil aminom i hidroksilnim ligandima (veličina ≈5 nm)
Atomska rezolucija skenirajuće transmisijske elektronske mikroskopske slike kvantne tačke indij galij arsenida (InGaAs) zakopane u galij arsenidu (GaAs)
Colloidal quantum dots irradiated with a UV light. Differently sized quantum dots emit different colors of light due to quantum confinement.
Uređaj koji proizvodi vidljivo svjetlo, putem prijenosa energije iz tankih slojeva kvantnih bunara do kristala iznad slojeva. [20]
Samsung QLED TV 8K, 75 inches (190 cm)

References

[uredi | uredi izvor]

[[Kategorija:Kvantna hemija]]

  1. ^ Ashoori, R. C. (1996). "Electrons in artificial atoms". Nature. 379 (6564): 413–419. Bibcode:1996Natur.379..413A. doi:10.1038/379413a0.
  2. ^ Kastner, M. A. (1993). "Artificial Atoms". Physics Today. 46 (1): 24–31. Bibcode:1993PhT....46a..24K. doi:10.1063/1.881393.
  3. ^ Banin, Uri; Cao, YunWei; Katz, David; Millo, Oded (August 1999). "Identification of atomic-like electronic states in indium arsenide nanocrystal quantum dots". Nature (jezik: engleski). 400 (6744): 542–544. Bibcode:1999Natur.400..542B. doi:10.1038/22979. ISSN 1476-4687.
  4. ^ Cui, Jiabin; Panfil, Yossef E.; Koley, Somnath; Shamalia, Doaa; Waiskopf, Nir; Remennik, Sergei; Popov, Inna; Oded, Meirav; Banin, Uri (2019-12-16). "Colloidal quantum dot molecules manifesting quantum coupling at room temperature". Nature Communications (jezik: engleski). 10 (1): 5401. arXiv:1905.06065. Bibcode:2019NatCo..10.5401C. doi:10.1038/s41467-019-13349-1. ISSN 2041-1723. PMC 6915722. PMID 31844043.
  5. ^ Murray, C. B.; Kagan, C. R.; Bawendi, M. G. (2000). "Synthesis and Characterization of Monodisperse Nanocrystals and Close-Packed Nanocrystal Assemblies". Annual Review of Materials Research. 30 (1): 545–610. Bibcode:2000AnRMS..30..545M. doi:10.1146/annurev.matsci.30.1.545.
  6. ^ Brus, L.E. (2007). "Chemistry and Physics of Semiconductor Nanocrystals" (PDF). Pristupljeno 7 July 2009.
  7. ^ "Quantum Dots". Nanosys – Quantum Dot Pioneers. Pristupljeno 2015-12-04.
  8. ^ Huffaker, D. L.; Park, G.; Zou, Z.; Shchekin, O. B.; Deppe, D. G. (1998). "1.3 μm room-temperature GaAs-based quantum-dot laser". Applied Physics Letters. 73 (18): 2564–2566. Bibcode:1998ApPhL..73.2564H. doi:10.1063/1.122534. ISSN 0003-6951.
  9. ^ Lodahl, Peter; Mahmoodian, Sahand; Stobbe, Søren (2015). "Interfacing single photons and single quantum dots with photonic nanostructures". Reviews of Modern Physics. 87 (2): 347–400. arXiv:1312.1079. Bibcode:2015RvMP...87..347L. doi:10.1103/RevModPhys.87.347. ISSN 0034-6861.
  10. ^ Eisaman, M. D.; Fan, J.; Migdall, A.; Polyakov, S. V. (2011). "Invited Review Article: Single-photon sources and detectors". Review of Scientific Instruments. 82 (7): 071101–071101–25. Bibcode:2011RScI...82g1101E. doi:10.1063/1.3610677. ISSN 0034-6748. PMID 21806165.
  11. ^ Senellart, Pascale; Solomon, Glenn; White, Andrew (2017). "High-performance semiconductor quantum-dot single-photon sources". Nature Nanotechnology. 12 (11): 1026–1039. Bibcode:2017NatNa..12.1026S. doi:10.1038/nnano.2017.218. ISSN 1748-3387. PMID 29109549.
  12. ^ Loss, Daniel; DiVincenzo, David P. (1998). "Quantum computation with quantum dots". Physical Review A. 57 (1): 120–126. arXiv:cond-mat/9701055. Bibcode:1998PhRvA..57..120L. doi:10.1103/PhysRevA.57.120. ISSN 1050-2947.
  13. ^ Michalet, X.; Pinaud, F. F.; Bentolila, L. A.; Tsay, J. M.; Doose, S.; Li, J. J.; Sundaresan, G.; Wu, A. M.; Gambhir, S. S. (2005). "Quantum Dots for Live Cells, in Vivo Imaging, and Diagnostics". Science. 307 (5709): 538–44. Bibcode:2005Sci...307..538M. doi:10.1126/science.1104274. PMC 1201471. PMID 15681376.
  14. ^ Wagner, Christian; Green, Matthew F. B.; Leinen, Philipp; Deilmann, Thorsten; Krüger, Peter; Rohlfing, Michael; Temirov, Ruslan; Tautz, F. Stefan (2015-07-06). "Scanning Quantum Dot Microscopy". Physical Review Letters (jezik: engleski). 115 (2): 026101. arXiv:1503.07738. Bibcode:2015PhRvL.115b6101W. doi:10.1103/PhysRevLett.115.026101. ISSN 0031-9007. PMID 26207484.
  15. ^ Ramírez, H. Y.; Flórez J.; Camacho A. S. (2015). "Efficient control of coulomb enhanced second harmonic generation from excitonic transitions in quantum dot ensembles". Phys. Chem. Chem. Phys. 17 (37): 23938–46. Bibcode:2015PCCP...1723938R. doi:10.1039/C5CP03349G. PMID 26313884.
  16. ^ Coe-Sullivan, S.; Steckel, J. S.; Woo, W.-K.; Bawendi, M. G.; Bulović, V. (2005-07-01). "Large-Area Ordered Quantum-Dot Monolayers via Phase Separation During Spin-Casting". Advanced Functional Materials. 15 (7): 1117–1124. doi:10.1002/adfm.200400468.
  17. ^ Xu, Shicheng; Dadlani, Anup L.; Acharya, Shinjita; Schindler, Peter; Prinz, Fritz B. (2016). "Oscillatory barrier-assisted Langmuir–Blodgett deposition of large-scale quantum dot monolayers". Applied Surface Science. 367: 500–506. Bibcode:2016ApSS..367..500X. doi:10.1016/j.apsusc.2016.01.243.
  18. ^ Gorbachev, I. A.; Goryacheva, I. Yu; Glukhovskoy, E. G. (2016-06-01). "Investigation of Multilayers Structures Based on the Langmuir-Blodgett Films of CdSe/ZnS Quantum Dots". BioNanoScience (jezik: engleski). 6 (2): 153–156. doi:10.1007/s12668-016-0194-0. ISSN 2191-1630.
  19. ^ Achermann, Marc; Petruska, Melissa A.; Crooker, Scott A.; Klimov, Victor I. (2003-12-01). "Picosecond Energy Transfer in Quantum Dot Langmuir−Blodgett Nanoassemblies". The Journal of Physical Chemistry B. 107 (50): 13782–13787. arXiv:cond-mat/0310127. Bibcode:2003cond.mat.10127A. doi:10.1021/jp036497r. ISSN 1520-6106.
  20. ^ Achermann, M.; Petruska, M. A.; Smith, D. L.; Koleske, D. D.; Klimov, V. I. (2004). "Energy-transfer pumping of semiconductor nanocrystals using an epitaxial quantum well". Nature. 429 (6992): 642–646. Bibcode:2004Natur.429..642A. doi:10.1038/nature02571. PMID 15190347.