Kvantiniai taškai yra nauja ekranų gamybos technologija. Kas yra QD televizorius, kur ieškoti „kvantinių taškų“ ir kodėl jie rodomi geriau

01.10.2019

2018 m. birželio 14 d

Kvantinis taškas yra laidininko arba puslaidininkio fragmentas, kurio krūvininkai (elektronai arba skylės) yra riboti erdvėje visuose trijuose matmenyse. Kvantinio taško dydis turi būti pakankamai mažas, kad kvantiniai efektai būtų reikšmingi. Tai pasiekiama, jei elektrono kinetinė energija yra pastebimai didesnė už visas kitas energijos skales: pirmiausia didesnė už temperatūrą, išreikštą energijos vienetais. Devintojo dešimtmečio pradžioje kvantinius taškus pirmą kartą susintetino Aleksejus Ekimovas stiklo matricoje ir Louis E. Brous koloidiniuose tirpaluose.

Terminą „kvantinis taškas“ sugalvojo Markas Reedas.

Kvantinio taško energijos spektras yra diskretus, o atstumas tarp stacionarių krūvininkų energijos lygių priklauso nuo paties kvantinio taško dydžio - ħ/(2md^2), kur:
ħ—sumažinta Planko konstanta;
d – būdingas taško dydis;
m – efektyvioji elektrono masė taške

Jei kalbėsime paprasta kalba tada kvantinis taškas yra puslaidininkis, kurio elektrinės charakteristikos priklauso nuo jo dydžio ir formos.
Pavyzdžiui, kai elektronas juda į žemesnį energijos lygį, išspinduliuojamas fotonas; Kadangi galite reguliuoti kvantinio taško dydį, galite keisti ir skleidžiamo fotono energiją, taigi ir kvantinio taško skleidžiamos šviesos spalvą.

Kvantinių taškų tipai
Yra du tipai:
epitaksiniai kvantiniai taškai;
koloidiniai kvantiniai taškai.

Tiesą sakant, jie pavadinti pagal jų gavimo būdus. Detaliau apie juos nekalbėsiu dėl didelis kiekis cheminiai terminai. Tik pridursiu, kad naudojant koloidinę sintezę galima gauti nanokristalus, padengtus adsorbuotų paviršinio aktyvumo medžiagų molekulių sluoksniu. Taigi jie tirpsta organiniuose tirpikliuose, o po modifikavimo – ir poliniuose tirpikliuose.

Kvantinio taško dizainas
Paprastai kvantinis taškas yra puslaidininkinis kristalas, kuriame realizuojami kvantiniai efektai. Tokiame kristale esantis elektronas jaučiasi esantis trimačio potencialo šulinyje ir turi daug stacionarių energijos lygių. Atitinkamai, pereinant iš vieno lygio į kitą, kvantinis taškas gali spinduliuoti fotoną. Turint visa tai, perėjimus lengva valdyti keičiant kristalo matmenis. Taip pat galima perkelti elektroną į aukštą energijos lygį ir gauti spinduliuotę iš perėjimo tarp žemesnių lygių ir dėl to gauname liuminescenciją. Tiesą sakant, šio reiškinio stebėjimas buvo pirmasis kvantinių taškų stebėjimas.

Dabar apie ekranus
Pilnaverčių ekranų istorija prasidėjo 2011 m. vasarį, kai „Samsung Electronics“ pristatė pilnų spalvų ekrano, pagrįsto QLED kvantiniais taškais, kūrimą. Tai buvo 4 colių ekranas, valdomas aktyvia matrica, t.y. Kiekvieną spalvos kvantinio taško pikselį galima įjungti ir išjungti plonasluoksniu tranzistoriumi.

Norint sukurti prototipą, ant silicio plokštės užtepamas kvantinio taško tirpalo sluoksnis ir purškiamas tirpiklis. Tada į kvantinių taškų sluoksnį įspaudžiamas guminis antspaudas su šukų paviršiumi, atskiriamas ir įspaudžiamas ant stiklo ar lankstaus plastiko. Taip ant substrato uždedamos kvantinių taškų juostelės. Spalvotuose ekranuose kiekviename pikselyje yra raudonas, žalias arba mėlynas subpikselis. Atitinkamai, šios spalvos naudojamos skirtingu intensyvumu, kad išgautų kuo daugiau atspalvių.

Kitas plėtros žingsnis buvo Indijos mokslo instituto Bangalore mokslininkų straipsnio paskelbimas. Kur buvo aprašyti kvantiniai taškai, kurie ne tik šviečia? oranžinė, bet ir nuo tamsiai žalios iki raudonos.

Kodėl LCD yra blogesnis?
Pagrindinis skirtumas tarp QLED ekrano ir LCD yra tas, kad pastarasis gali apimti tik 20-30% spalvų diapazono. Be to, QLED televizoriuose nereikia naudoti sluoksnio su šviesos filtrais, nes kristalai, kai jiems yra įjungta įtampa, visada skleidžia šviesą, kurios bangos ilgis yra aiškiai apibrėžtas ir dėl to ta pati spalvos reikšmė.

Skystųjų kristalų ekranai susideda iš 5 sluoksnių: šaltinis yra šviesos diodų skleidžiama balta šviesa, kuri praeina per kelis poliarizuojančius filtrus. Filtrai, esantys priekyje ir gale, kartu su skystaisiais kristalais kontroliuoja praeinantį šviesos srautą, sumažindami arba padidindami jo ryškumą. Taip atsitinka dėl pikselių tranzistorių, kurie turi įtakos šviesos kiekiui, praeinančiam per filtrus (raudoną, žalią, mėlyną).

Šių trijų subpikselių, kuriems taikomi filtrai, sugeneruota spalva suteikia tam tikrą pikselio spalvos reikšmę. Spalvų maišymas vyksta gana sklandžiai, tačiau grynai raudona, žalia ar mėlyna tokiu būdu išgauti tiesiog neįmanoma. Kliūtis yra filtrai, kurie perduoda ne tik vieną tam tikro ilgio bangą, bet visa linija skirtingi bangos ilgiai. Pavyzdžiui, oranžinė šviesa taip pat praeina per raudoną filtrą.

Verta paminėti, kad kvantinių taškų taikymo sritis neapsiriboja vien LED monitoriais, jie gali būti naudojami lauko tranzistoriuose, fotoelementuose, lazeriniuose dioduose ir galimybė juos panaudoti medicinoje ir kvantinėje kompiuterijoje; taip pat tiriama.

Šviesos diodas skleidžia šviesą, kai jam prijungiama įtampa. Dėl to elektronai (e) perkeliami iš N tipo medžiagos į P tipo medžiagą. N tipo medžiagoje yra atomų, turinčių perteklinį elektronų skaičių. P tipo medžiagoje yra atomų, kuriems trūksta elektronų. Kai į pastarąjį patenka elektronų perteklius, jie išskiria energiją šviesos pavidalu. Įprastiniame puslaidininkiniame kristale tai paprastai yra balta šviesa, kurią sukuria daugybė skirtingų bangų ilgių. To priežastis yra ta, kad elektronai gali būti skirtingų energijos lygių. Dėl to susidarantys fotonai (P) turi skirtingą energiją, dėl ko susidaro skirtingi spinduliuotės bangos ilgiai.

Šviesos stabilizavimas kvantiniais taškais
QLED televizoriuose kaip šviesos šaltinis naudojami kvantiniai taškai – tai vos kelių nanometrų dydžio kristalai. Šiuo atveju nereikia sluoksnio su šviesos filtrais, nes kai į juos įjungiama įtampa, kristalai visada skleidžia šviesą su aiškiai apibrėžtu bangos ilgiu, taigi ir spalvos verte. Šis efektas pasiekiamas dėl mažo dydžio kvantinio taško, kuriame elektronas, kaip ir atomas, gali judėti tik ribotoje erdvėje. Kaip ir atome, kvantinio taško elektronas gali užimti tik griežtai apibrėžtus energijos lygius. Dėl to, kad šie energijos lygiai taip pat priklauso nuo medžiagos, tampa įmanoma konkrečiai sureguliuoti kvantinių taškų optines savybes. Pavyzdžiui, norint gauti raudoną spalvą, naudojami kristalai iš kadmio, cinko ir seleno lydinio (CdZnSe), kurių dydis yra apie 10-12 nm. Kadmio ir seleno lydinys tinka geltonai, žaliai ir mėlynos spalvos, pastarąjį taip pat galima gauti naudojant 2-3 nm dydžio nanokristalus iš cinko ir sieros junginio.

Masinė mėlynųjų kristalų gamyba yra labai sunki ir brangi, todėl 2013 metais Sony pristatytas televizorius nėra „grynakraujis“ QLED televizorius, paremtas kvantiniais taškais. Jų ekranų gale yra mėlynų šviesos diodų sluoksnis, kurio šviesa praeina per raudonų ir žalių nanokristalų sluoksnį. Dėl to jie iš esmės pakeičia šiuo metu paplitusius šviesos filtrus. Dėl šios priežasties spalvų gama, palyginti su įprastais LCD televizoriais, padidėja 50%, tačiau nepasiekia „gryno“ QLED ekrano lygio. Pastarieji, be platesnės spalvų gamos, turi dar vieną privalumą: taupo energiją, nes nereikia sluoksnio su šviesos filtrais. Dėl šios priežasties QLED televizorių priekinė ekrano dalis taip pat gauna daugiau šviesos nei įprastuose televizoriuose, kurie praleidžia tik apie 5% šviesos srauto.

Mokslininkai sukūrė teoriją, pagal kurią susidaro plačiai paplitusi kvantinių taškų klasė, gaunama iš junginių, kuriuose yra kadmio ir seleno. Jau 30 metų šios srities pokyčiai buvo labai priklausomi nuo bandymų ir klaidų. Straipsnis buvo paskelbtas žurnale Nature Communications.

Kvantiniai taškai yra nano dydžio kristaliniai puslaidininkiai, turintys nepaprastų optinių ir elektroninių savybių, kurie jau buvo pritaikyti daugelyje mokslinių tyrimų ir technologijų sričių. Jų savybės yra tarpinės tarp tūrinių puslaidininkių ir atskirų molekulių. Tačiau šių nanodalelių sintezės procese lieka neaiškūs aspektai, nes mokslininkams nepavyko iki galo suprasti, kaip sąveikauja reagentai, kai kurie iš jų yra labai toksiški.

Toddas Kraussas ir Lee Frenette iš Ročesterio universiteto nori tai pakeisti. Visų pirma, jie nustatė, kad sintezės reakcijos metu atsiranda toksiškų junginių, kurie buvo naudojami pirmiesiems kvantiniams taškams gauti prieš 30 metų. „Su savo atradimu iš esmės grįžome į ateitį“, – aiškina Krauss. „Paaiškėjo, kad šiandien naudojami saugesni reagentai virsta būtent tomis medžiagomis, kurių naudojimo dešimtmečius stengiamasi vengti. Jie savo ruožtu reaguoja sudarydami kvantinius taškus.

Pirma, tai sumažins spėliones, susijusias su kadmio arba seleno pagrindu pagamintų kvantinių taškų kūrimu, dėl kurio atsirado nenuoseklumų ir neatkuriamumo, kurie trukdė ieškoti pramoninių pritaikymų.
Antra, jis įspės tyrėjus ir įmones, dirbančias su didelio masto kvantinių taškų sinteze, kad jie vis dar susiduria su pavojingomis medžiagomis, tokiomis kaip vandenilio selenidas ir alkil-kadmio kompleksai, nors ir netiesiogiai.
Trečia, jis paaiškins fosfinų, naudojamų daugelyje kvantinių taškų sintezės procesų, chemines savybes. aukštos temperatūros.

Šaltiniai:

Svarbiausias mažų matmenų puslaidininkinių heterostruktūrų fizikos objektas yra vadinamosios kvazi-nulinės dimensijos sistemos arba kvantiniai taškai. Duok tikslus apibrėžimas Kvantiniai taškai yra gana sudėtingi. Taip yra dėl to, kad fizinėje literatūroje kvantiniai taškai reiškia plačią kvazi-nulinių matmenų sistemų klasę, kurioje pasireiškia elektronų, skylių ir eksitonų energijos spektrų dydžio kvantavimo efektas. Ši klasė visų pirma apima puslaidininkinius kristalus, kurių visi trys erdviniai matmenys atitinka eksitono Boro spindulį tūrinėje medžiagoje. Šis apibrėžimas daroma prielaida, kad kvantinis taškas yra vakuume, dujinėje ar skystoje aplinkoje arba yra apribotas kitokia kieta medžiaga nei ta, iš kurios jis pagamintas. Šiuo atveju trimatis erdvinis elementarių sužadinimų kvantiniuose taškuose apribojimas atsiranda dėl sąsajų tarp įvairios medžiagos ir aplinka, t.y. heteroribų egzistavimas. Tokie kvantiniai taškai dažnai vadinami mikro- arba nanokristalais. Tačiau šis paprastas apibrėžimas nėra išsamus, nes yra kvantinių taškų, kuriems nėra vieno ar dviejų dimensijų heterosąsajos. Nepaisant to, elektronų, skylių ar eksitonų judėjimas tokiuose kvantiniuose taškuose yra erdviškai ribotas dėl potencialių šulinių, kurie atsiranda, pavyzdžiui, dėl mechaninių įtempių ar puslaidininkių sluoksnių storio svyravimų. Šia prasme galime pasakyti, kad kvantinis taškas yra bet koks trimatis potencialas, gerai užpildytas puslaidininkine medžiaga, turintis būdingus eilės matmenis, kuriame elektronų, skylių ir eksitonų judėjimas yra erdviškai apribotas trimis matmenimis.

Kvantinių taškų gamybos metodai

Tarp įvairių kvantinių taškų galima išskirti keletą pagrindinių tipų, kurie dažniausiai naudojami eksperimentiniuose tyrimuose ir taikymuose. Visų pirma, tai nanokristalai skysčiuose, stikluose ir plataus tarpo dielektrikų matricose (1 pav.). Jei jie auginami stiklinėse matricose, dažniausiai būna sferinės formos. Būtent tokioje sistemoje, kurią sudarė CuCl kvantiniai taškai, įterpti į silikatinius stiklus, eksitonų trimačio dydžio kvantavimo poveikis pirmą kartą buvo aptiktas tiriant vieno fotono absorbciją. Šis darbas žymi greito beveik nulinių dimensijų sistemų fizikos vystymosi pradžią.

1 pav.

Kvantiniai taškai kristalinėje dielektrinėje matricoje gali būti stačiakampiai gretasieniai, kaip yra CuCl pagrindu pagamintų kvantinių taškų, įterptų į NaCl, atveju. Nanokristalai taip pat yra kvantiniai taškai, išauginti puslaidininkinėse matricose lašelių epitaksijos būdu.

Kitas svarbus kvantinių taškų tipas yra vadinamieji savaime organizuoti kvantiniai taškai, kurie gaminami Stranski-Krastanov metodu, naudojant molekulinio pluošto epitaksijos techniką (2 pav.). Jų išskirtinis bruožas yra tai, kad jie yra sujungti vienas su kitu per itin ploną drėkinamąjį sluoksnį, kurio medžiaga sutampa su kvantinių taškų medžiaga. Taigi šiems kvantiniams taškams trūksta vienos iš heterointerfeisų. Šis tipas iš esmės gali apimti porėtus puslaidininkius, pavyzdžiui, akytą Si, taip pat potencialius šulinius plonuose puslaidininkių sluoksniuose, atsirandančius dėl sluoksnių storio svyravimų.

2 pav.

3 pav. Struktūra su mechaninio įtempimo sukeltais InGaAs kvantiniais taškais. 1 - dengiantis GaAs sluoksnis; 2 - savaime organizuoti InP kvantiniai taškai, kurie nustato mechaninius įtempius, dėl kurių InGaAs sluoksnyje atsiranda trimačių potencialų šulinių; 3 ir 6 - GaAs buferiniai sluoksniai; 4 - plonas InGaAs kvantinis šulinys, kuriame susidaro mechaninio įtempimo sukelti kvantiniai taškai; 5 - kvantiniai taškai; 7 - GaAs substratas. Taškinės linijos rodo mechaninio įtempio profilius.

Mechaninio įtempimo sukelti kvantiniai taškai gali būti priskirti trečiajam tipui (3 pav.). Jie susidaro plonuose puslaidininkių sluoksniuose dėl mechaninių įtempių, atsirandančių dėl heterosąsajų medžiagų gardelės konstantų neatitikimo. Dėl šių mechaninių įtempimų ploname sluoksnyje atsiranda trimatis elektronų, skylių ir eksitonų potencialas. Iš pav. 3. Akivaizdu, kad tokie kvantiniai taškai neturi heterosąsajų dviem kryptimis.

Laba diena, Habrazhiteliki! Manau, daug kas pastebėjo, kad reklama apie kvantinių taškų technologija paremtus ekranus, vadinamuosius QD – LED (QLED) ekranus, pradėjo pasirodyti vis dažniau ir nepaisant to, kad Šis momentas tai tik rinkodara. Panašiai kaip LED televizorius ir tinklainė, tai LCD ekranų kūrimo technologija, kurioje kaip apšvietimas naudojami kvantiniais taškais pagrįsti šviesos diodai.

Jūsų nuolankus tarnas nusprendė išsiaiškinti, kas yra kvantiniai taškai ir su kuo jie naudojami.

Užuot supažindinęs

Kvantinis taškas- laidininko ar puslaidininkio fragmentas, kurio krūvininkai (elektronai arba skylės) yra riboti erdvėje visais trimis matmenimis. Kvantinio taško dydis turi būti pakankamai mažas, kad kvantiniai efektai būtų reikšmingi. Tai pasiekiama, jei elektrono kinetinė energija yra pastebimai didesnė už visas kitas energijos skales: pirmiausia didesnė už temperatūrą, išreikštą energijos vienetais. Devintojo dešimtmečio pradžioje kvantinius taškus pirmą kartą susintetino Aleksejus Ekimovas stiklo matricoje ir Louis E. Brous koloidiniuose tirpaluose. Terminą „kvantinis taškas“ sugalvojo Markas Reedas.

Kvantinio taško energijos spektras yra diskretus, o atstumas tarp stacionarių krūvininkų energijos lygių priklauso nuo paties kvantinio taško dydžio - h/(2md^2), kur:

h - sumažinta Planko konstanta;
d – būdingas taško dydis;
m – efektyvioji elektrono masė taške

Paprastais žodžiais tariant, kvantinis taškas yra puslaidininkis, kurio elektrinės charakteristikos priklauso nuo jo dydžio ir formos.

Pavyzdžiui, kai elektronas juda į žemesnį energijos lygį, išspinduliuojamas fotonas; Kadangi galite reguliuoti kvantinio taško dydį, galite keisti ir skleidžiamo fotono energiją, taigi ir kvantinio taško skleidžiamos šviesos spalvą.

Kvantinių taškų tipai

Yra du tipai:

epitaksiniai kvantiniai taškai;
koloidiniai kvantiniai taškai.

Tiesą sakant, jie pavadinti pagal jų gavimo būdus. Detaliau apie juos nekalbėsiu dėl daugybės cheminių terminų (Google padės). Tik pridursiu, kad naudojant koloidinę sintezę galima gauti nanokristalus, padengtus adsorbuotų paviršinio aktyvumo medžiagų molekulių sluoksniu. Taigi jie tirpsta organiniuose tirpikliuose, o po modifikavimo – ir poliniuose tirpikliuose.

Kvantinio taško dizainas

Paprastai kvantinis taškas yra puslaidininkinis kristalas, kuriame realizuojami kvantiniai efektai. Tokiame kristale esantis elektronas jaučiasi esantis trimačio potencialo šulinyje ir turi daug stacionarių energijos lygių. Atitinkamai, pereinant iš vieno lygio į kitą, kvantinis taškas gali spinduliuoti fotoną. Turint visa tai, perėjimus lengva valdyti keičiant kristalo matmenis. Taip pat galima perkelti elektroną į aukštą energijos lygį ir gauti spinduliuotę iš perėjimo tarp žemesnių lygių ir dėl to gauname liuminescenciją. Tiesą sakant, šio reiškinio stebėjimas buvo pirmasis kvantinių taškų stebėjimas.

Dabar apie ekranus

Pilnaverčių ekranų istorija prasidėjo 2011 m. vasarį, kai „Samsung Electronics“ pristatė pilnų spalvų ekrano, pagrįsto QLED kvantiniais taškais, kūrimą. Tai buvo 4 colių ekranas, valdomas aktyvia matrica, t.y. Kiekvieną spalvos kvantinio taško pikselį galima įjungti ir išjungti plonasluoksniu tranzistoriumi.

Kitas plėtros žingsnis buvo Indijos mokslo instituto Bangalore mokslininkų straipsnio paskelbimas. Kur buvo aprašyti kvantiniai taškai, kurie šviečia ne tik oranžine spalva, bet ir nuo tamsiai žalios iki raudonos spalvos.

Kodėl LCD yra blogesnis?

Pagrindinis skirtumas tarp QLED ekrano ir LCD yra tas, kad pastarasis gali apimti tik 20-30% spalvų diapazono. Be to, QLED televizoriuose nereikia naudoti sluoksnio su šviesos filtrais, nes kristalai, kai jiems yra įjungta įtampa, visada skleidžia šviesą, kurios bangos ilgis yra aiškiai apibrėžtas ir dėl to ta pati spalvos reikšmė.

Taip pat buvo naujienų apie kompiuterinio ekrano, paremto kvantiniais taškais, pardavimą Kinijoje. Deja, neturėjau progos to patikrinti savo akimis, kitaip nei per televiziją.

P.S. Verta paminėti, kad kvantinių taškų taikymo sritis neapsiriboja vien LED monitoriais, jie gali būti naudojami lauko tranzistoriuose, fotoelementuose, lazeriniuose dioduose ir galimybė juos panaudoti medicinoje ir kvantinėje kompiuterijoje; taip pat tiriamas.

P.P.S. Jei kalbėsime apie mano asmeninę nuomonę, tai tikiu, kad artimiausius dešimt metų jie nebus populiarūs ne dėl to, kad jie mažai žinomi, o dėl to, kad šių ekranų kainos yra didžiulės, bet vis tiek noriu tikėtis, kad taškai ras savo pritaikymą medicinoje, bus naudojami ne tik pelnui didinti, bet ir geriems tikslams.

Daugybė XX amžiaus antroje pusėje atsiradusių spektroskopinių metodų – elektronų ir atominių jėgų mikroskopija, branduolinio magnetinio rezonanso spektroskopija, masių spektrometrija – atrodytų, kad tradicinė optinė mikroskopija jau seniai „pasitraukė“. Tačiau sumanus fluorescencijos reiškinio panaudojimas ne kartą pratęsė „veterano“ gyvenimą. Šiame straipsnyje bus kalbama apie kvantiniai taškai(fluorescenciniai puslaidininkiniai nanokristalai), kurie optinei mikroskopijai įkvėpė naujos jėgos ir leido pažvelgti už liūdnai pagarsėjusios difrakcijos ribos. Unikalus fizines savybes Kvantiniai taškai daro juos idealiu įrankiu itin jautriai daugiaspalvei biologinių objektų registracijai, taip pat medicininei diagnostikai.

Darbe pateikiamos idėjos apie fizikinius principus, lemiančius unikalias kvantinių taškų savybes, pagrindinės nanokristalų panaudojimo idėjos ir perspektyvos, kalbama apie jau pasiekti pasiekimai jų pritaikymas biologijoje ir medicinoje. Straipsnis parengtas remiantis pastaraisiais metais vardo Bioorganinės chemijos instituto Molekulinės biofizikos laboratorijoje atliktų tyrimų rezultatais. MM. Shemyakin ir Yu.A. Ovčinikova kartu su Reimso universitetu ir baltaruse Valstijos universitetas, kuria siekiama sukurti naujos kartos biomarkerių technologiją įvairioms klinikinės diagnostikos sritims, įskaitant vėžį ir autoimunines ligas, taip pat sukurti naujų tipų nanojutiklius, leidžiančius vienu metu registruoti daugelį biomedicininių parametrų. Pirminė kūrinio versija buvo paskelbta Nature; tam tikru mastu straipsnis paremtas antruoju IBCh RAS jaunųjų mokslininkų tarybos seminaru. - Red.

I dalis, teorinė

1 pav. Diskretieji energijos lygiai nanokristaluose."Kietas" puslaidininkis ( paliko) turi valentinę juostą ir laidumo juostą, atskirtą juostos tarpu Pvz. Puslaidininkinis nanokristalas ( Dešinėje) pasižymi atskirais energijos lygiais, panašiais į vieno atomo energijos lygius. Nanokristale Pvz yra dydžio funkcija: nanokristalo dydžio padidėjimas lemia mažėjimą Pvz.

Sumažinus dalelių dydį, pasireiškia labai neįprastos medžiagos, iš kurios jis pagamintas, savybės. To priežastis – kvantiniai mechaniniai efektai, atsirandantys, kai krūvininkų judėjimas yra erdviškai apribotas: nešėjų energija tokiu atveju tampa diskreti. O energijos lygių skaičius, kaip moko kvantinė mechanika, priklauso nuo „potencialų šulinio“ dydžio, potencialo barjero aukščio ir krūvininko masės. Padidėjus „šulinėlio“ dydžiui, didėja energijos lygių skaičius, kurie vis labiau artėja vienas prie kito, kol susilieja ir energijos spektras tampa „vientisas“ (1 pav.). Krūvnešių judėjimas gali būti ribojamas išilgai vienos koordinatės (sudarant kvantines plėveles), išilgai dviejų koordinačių (kvantinių laidų ar gijų) arba visomis trimis kryptimis – tai bus kvantiniai taškai(KT).

Puslaidininkiniai nanokristalai yra tarpinės struktūros tarp molekulinių grupių ir „kietųjų“ medžiagų. Ribos tarp molekulinių, nanokristalinių ir kietųjų medžiagų nėra aiškiai apibrėžtos; tačiau 100 ÷ 10 000 atomų diapazonas vienoje dalelėje gali būti preliminariai laikomas nanokristalų „viršutine riba“. Viršutinė riba atitinka dydžius, kurių intervalas tarp energijos lygių viršija šiluminių virpesių energiją kT (k- Boltzmanno konstanta, T- temperatūra), kai krūvininkai tampa mobilūs.

Natūralų ilgio skalę elektroninio sužadinimo sritims „nepertraukiamuose“ puslaidininkiuose lemia Boro eksitono spindulys a x, kuris priklauso nuo Kulono sąveikos tarp elektronų ( e) Ir skylė (h). Nanokristaluose tokio dydžio a x pats dydis pradeda daryti įtaką poros konfigūracijai e-h taigi ir eksitono dydis. Pasirodo, šiuo atveju elektronines energijas tiesiogiai lemia nanokristalo dydis – šis reiškinys žinomas kaip „kvantinės izoliacijos efektas“. Naudojant šį efektą, galima reguliuoti nanokristalo juostos tarpą ( Pvz), tiesiog pakeisdami dalelių dydį (1 lentelė).

Unikalios kvantinių taškų savybės

Kaip fizinis objektas, kvantiniai taškai buvo žinomi gana seniai ir yra viena iš šiandien intensyviai plėtojamų formų. heterostruktūros. Koloidinių nanokristalų pavidalo kvantinių taškų ypatumas yra tas, kad kiekvienas taškas yra izoliuotas ir mobilus objektas, esantis tirpiklyje. Iš tokių nanokristalų galima konstruoti įvairius asocijuotus, hibridus, sutvarkytus sluoksnius ir pan., kurių pagrindu konstruojami elektroninių ir optoelektroninių prietaisų elementai, zondai ir jutikliai, skirti analizei mikrotūriuose medžiagos, įvairūs fluorescenciniai, chemiliuminescenciniai ir fotoelektrocheminiai nanodydžio jutikliai. .

Priežastis, kodėl puslaidininkiniai nanokristalai greitai prasiskverbia į įvairius skirtingų sričių mokslas ir technologijos yra jų unikalios optinės charakteristikos:

siaura simetriška fluorescencijos smailė (skirtingai nuo organinių dažiklių, kuriems būdinga ilgos bangos „uodega“; 2 pav. paliko), kurio padėtis valdoma pasirenkant nanokristalų dydį ir jo sudėtį (3 pav.);
plati sužadinimo juosta, kuri leidžia sužadinti nanokristalus skirtingos spalvos vienas spinduliuotės šaltinis (2 pav., paliko). Šis pranašumas yra esminis kuriant daugiaspalves kodavimo sistemas;
didelis fluorescencinis ryškumas, nulemtas didelės ekstinkcijos vertės ir didelės kvantinės išeigos (CdSe/ZnS nanokristalams - iki 70%);
išskirtinai didelis fotostabilumas (2 pav., Dešinėje), leidžianti naudoti didelės galios sužadinimo šaltinius.

2 pav. Kadmio-seleno (CdSe) kvantinių taškų spektrinės savybės. Kairė:Įvairių spalvų nanokristalai gali būti sužadinami vienu šaltiniu (rodyklė rodo sužadinimą argono lazeriu, kurio bangos ilgis yra 488 nm). Įdėklas rodo vieno šviesos šaltinio (UV lempos) sužadintų skirtingų dydžių (ir atitinkamai spalvų) CdSe/ZnS nanokristalų fluorescenciją. Dešinėje: Kvantiniai taškai yra ypač fotostablūs, palyginti su kitais įprastais dažais, kurie fluorescenciniame mikroskope greitai suyra gyvsidabrio lempos spindulyje.

3 pav. Kvantinių taškų savybės iš skirtingos medžiagos. Aukščiau: Nanokristalų, pagamintų iš skirtingų medžiagų, fluorescencijos diapazonai. Apačia:Įvairių dydžių CdSe kvantiniai taškai apima visą matomą 460–660 nm diapazoną. Apačioje dešinėje: Stabilizuoto kvantinio taško diagrama, kur „šerdis“ padengta puslaidininkiniu apvalkalu ir apsauginiu polimero sluoksniu.

Priėmimo technologija

Nanokristalų sintezė vykdoma greitai suleidžiant pirmtakų junginius į reakcijos terpę aukštoje temperatūroje (300–350 °C), o vėliau lėtai augant nanokristalams santykinai žemoje temperatūroje (250–300 °C). „Fusavimo“ sintezės režimu mažų dalelių augimo greitis yra didesnis nei didelių, dėl to mažėja nanokristalų dydžių sklaida.

Valdomos sintezės technologija leidžia valdyti nanodalelių formą naudojant nanokristalų anizotropiją. Konkrečiai medžiagai būdinga kristalų struktūra (pavyzdžiui, CdSe pasižymi šešiakampiu įpakavimu - wurtzite, 3 pav.) tarpininkauja „pageidautinoms“ augimo kryptims, kurios lemia nanokristalų formą. Taip gaunami nanorodeliai arba tetrapodai – keturiomis kryptimis pailginti nanokristalai (4 pav.).

4 pav. Skirtingos CdSe nanokristalų formos. Kairė: CdSe/ZnS sferiniai nanokristalai (kvantiniai taškai); centre: lazdelės formos (kvantinės lazdelės). Dešinėje: tetrapodų pavidalu. (Permatomas elektroninė mikroskopija. Ženklas – 20 nm.)

Praktinio taikymo kliūtys

Nanokristalų iš II–VI grupių puslaidininkių praktiniam pritaikymui yra daug apribojimų. Pirma, jų liuminescencijos kvantinė išeiga labai priklauso nuo savybių aplinką. Antra, nanokristalų „branduolių“ stabilumas vandeniniuose tirpaluose taip pat yra mažas. Problema slypi paviršiaus „defektuose“, kurie atlieka neradiacinių rekombinacijos centrų arba susijaudinimo „spąstų“ vaidmenį. e-h garai.

Norint išspręsti šias problemas, kvantiniai taškai yra uždengti apvalkale, sudarytame iš kelių sluoksnių plataus tarpo medžiagos. Tai leidžia jums izoliuoti e-h suporuoti branduolyje, pailginti jo gyvavimo trukmę, sumažinti neradiacinę rekombinaciją, todėl padidėja kvantinė fluorescencijos ir fotostabilumo išeiga.

Šiuo atžvilgiu iki šiol plačiausiai naudojami fluorescenciniai nanokristalai turi šerdies/apvalkalo struktūrą (3 pav.). Sukurtos CdSe/ZnS nanokristalų sintezės procedūros leidžia pasiekti 90 % kvantinę išeigą, kuri yra artima geriausiems organiniams fluorescenciniams dažams.

II dalis: Kvantinių taškų taikymas koloidinių nanokristalų pavidalu

Fluoroforai medicinoje ir biologijoje

Unikalios QD savybės leidžia juos naudoti beveik visose biologinių objektų žymėjimo ir vizualizavimo sistemose (išskyrus tik fluorescencines intracelulines etiketes, genetiškai išreikštus – gerai žinomus fluorescencinius baltymus).

Norint vizualizuoti biologinius objektus ar procesus, QD gali būti įvedami į objektą tiesiogiai arba su „susiūtomis“ atpažinimo molekulėmis (dažniausiai antikūnais arba oligonukleotidais). Nanokristalai prasiskverbia ir pasiskirsto visame objekte pagal savo savybes. Pavyzdžiui, skirtingų dydžių nanokristalai įvairiai prasiskverbia pro biologines membranas, o kadangi dydis lemia fluorescencijos spalvą, skirtingos objekto sritys taip pat yra nevienodos spalvos (5 pav.). Atpažinimo molekulių buvimas nanokristalų paviršiuje leidžia tikslingai surišti: norimas objektas (pavyzdžiui, auglys) nudažytas tam tikra spalva!

5 pav. Daiktų spalvinimas. Kairė: daugiaspalvis konfokalinis fluorescencinis kvantinių taškų pasiskirstymo vaizdas ląstelių citoskeleto ir branduolio mikrostruktūros fone žmogaus fagocitų THP-1 ląstelėse. Nanokristalai ląstelėse išlieka fotostabilūs mažiausiai 24 valandas ir nesukelia ląstelių struktūros ir funkcijos sutrikimų. Dešinėje: su RGD peptidu „susiejusių“ nanokristalų kaupimasis naviko srityje (rodyklė). Dešinėje yra kontrolė, buvo įvesti nanokristalai be peptido (CdTe nanokristalai, 705 nm).

Spektrinis kodavimas ir „skystos mikroschemos“

Kaip jau minėta, nanokristalų fluorescencijos smailė yra siaura ir simetriška, todėl galima patikimai izoliuoti skirtingų spalvų nanokristalų fluorescencijos signalą (matomame diapazone iki dešimties spalvų). Priešingai, nanokristalų sugerties juosta yra plati, tai yra, visų spalvų nanokristalai gali būti sužadinti vienu šviesos šaltiniu. Dėl šių savybių, taip pat dėl didelio fotostabilumo, kvantiniai taškai yra idealūs fluoroforai įvairiaspalviam objektų spektriniam kodavimui – panašūs į brūkšninį kodą, bet naudojant daugiaspalvius ir „nematomus“ kodus, kurie fluorescuoja infraraudonųjų spindulių srityje.

Šiuo metu vis dažniau vartojamas terminas „skystos mikroschemos“, leidžiančios, kaip ir klasikinės plokščios lustos, kuriose aptikimo elementai yra plokštumoje, vienu metu, naudojant mėginio mikrotūrius, atlikti daugelio parametrų analizę. Spektrinio kodavimo, naudojant skystąsias mikroschemas, principas pavaizduotas 6 paveiksle. Kiekviename mikroschemos elemente yra nurodyti kiekiai tam tikrų spalvų QD, o užkoduotų parinkčių skaičius gali būti labai didelis!

6 pav. Spektrinio kodavimo principas. Kairė:„įprasta“ plokščia mikroschema. Dešinėje:„skysta mikroschema“, kurios kiekviename elemente yra nurodytas tam tikrų spalvų QD kiekis. At n fluorescencijos intensyvumo lygiai ir m spalvų, teorinis užkoduotų parinkčių skaičius yra n m−1. Taigi 5–6 spalvoms ir 6 intensyvumo lygiams tai bus 10 000–40 000 parinkčių.

Tokiais užkoduotais mikroelementais galima tiesiogiai pažymėti bet kokius objektus (pvz. vertingų popierių). Įterptos į polimerines matricas, jos yra itin stabilios ir patvarios. Kitas taikymo aspektas – biologinių objektų identifikavimas kuriant ankstyvosios diagnostikos metodus. Indikacijos ir identifikavimo metodas yra toks, kad prie kiekvieno spektriniu būdu koduoto mikroschemos elemento yra prijungta specifinė atpažinimo molekulė. Tirpale yra antroji atpažinimo molekulė, prie kurios „prisiūtas“ signalinis fluoroforas. Mikroschemos fluorescencijos ir signalo fluoroforo atsiradimas vienu metu rodo tiriamo objekto buvimą analizuojamame mišinyje.

Srauto citometrija gali būti naudojama koduotoms mikrodalelėms analizuoti prisijungus. Tirpalas, kuriame yra mikrodalelių, praeina per lazeriu apšvitintą kanalą, kuriame kiekviena dalelė apibūdinama spektriniu būdu. Programinė įranga Prietaisas leidžia nustatyti ir apibūdinti įvykius, susijusius su tam tikrų junginių atsiradimu mėginyje, pavyzdžiui, vėžio ar autoimuninių ligų žymenis.

Ateityje mikroanalizatoriai gali būti sukurti remiantis puslaidininkiniais fluorescenciniais nanokristalais, kad vienu metu būtų galima įrašyti daugybę objektų.

Molekuliniai jutikliai

Naudojant QD kaip zondus, galima išmatuoti aplinkos parametrus vietinėse vietovėse, kurių dydis yra panašus į zondo dydį (nanometro skalė). Tokių matavimo priemonių veikimas pagrįstas Förster efekto panaudojimu neradiacinio rezonansinio energijos perdavimo (Förster resonanse energy transfer – FRET). FRET efekto esmė ta, kad kai du objektai (donoras ir akceptorius) artėja ir persidengia fluorescencijos spektras pirmiausia nuo sugerties spektras antra, energija perduodama ne spinduliuote – ir jei akceptorius gali fluorescuoti, jis švytės dvigubai stipriau.

Apie FRET efektą jau rašėme straipsnyje “ Ruletė spektroskopuotojui » .

Trys kvantinių taškų parametrai daro juos labai patraukliais donorais FRET formato sistemose.

Galimybė labai tiksliai pasirinkti emisijos bangos ilgį, kad būtų pasiektas maksimalus donoro emisijos spektrų ir akceptoriaus sužadinimo sutapimas.
Galimybė sužadinti skirtingus QD su tuo pačiu vieno šviesos šaltinio bangos ilgiu.
Galimybė sužadinti spektro srityje, nutolusioje nuo emisijos bangos ilgio (skirtumas >100 nm).

Yra dvi FRET efekto naudojimo strategijos:

dviejų molekulių sąveikos akto registracija dėl konformacinių pokyčių donoro-akceptoriaus sistemoje ir
donoro ar akceptoriaus optinių savybių (pavyzdžiui, sugerties spektro) pokyčių registravimas.

Šis metodas leido įdiegti nano dydžio jutiklius pH ir metalo jonų koncentracijai matuoti vietiniame mėginio regione. Jautrus tokio jutiklio elementas yra indikatorinių molekulių sluoksnis, kuris, susijungęs su aptiktu jonu, keičia optines savybes. Dėl surišimo pasikeičia QD fluorescencinių spektrų ir indikatoriaus sugerties spektrų persidengimas, o tai taip pat keičia energijos perdavimo efektyvumą.

Metodas, naudojant konformacinius pokyčius donoro-akceptoriaus sistemoje, įgyvendinamas nanoskalės temperatūros jutiklyje. Jutiklio veikimas pagrįstas polimero molekulės, jungiančios kvantinį tašką ir akceptorių – fluorescencijos gesintuvą, formos temperatūros pokyčiu. Keičiantis temperatūrai, kinta ir atstumas tarp gesintuvo ir fluoroforo, ir fluorescencijos intensyvumas, iš kurio daroma išvada apie temperatūrą.

Molekulinė diagnostika

Tokiu pat būdu galima nustatyti ryšio tarp donoro ir akceptoriaus nutrūkimą arba susidarymą. 7 paveiksle parodytas „sumuštinio“ registracijos principas, kai registruotas objektas veikia kaip jungiamoji grandis („adapteris“) tarp donoro ir akceptoriaus.

7 pav. Registracijos naudojant FRET formatą principas. Susidarius konjugatui („skystas mikroschema“) (registruotas objektas) (signalo fluoroforas) donoras (nanokristalas) priartėja prie akceptoriaus („AlexaFluor“ dažų). Pati lazerio spinduliuotė nesužadina dažų fluorescencijos; fluorescencinis signalas atsiranda tik dėl rezonansinės energijos perdavimo iš CdSe/ZnS nanokristalo. Kairė: konjugato su energijos perdavimu struktūra. Dešinėje: dažų sužadinimo spektrinė diagrama.

Šio metodo įgyvendinimo pavyzdys yra autoimuninės ligos diagnostikos rinkinio sukūrimas sisteminė sklerodermija(sklerodermija). Čia donoras buvo kvantiniai taškai, kurių fluorescencijos bangos ilgis yra 590 nm, o akceptorius buvo organinis dažiklis - AlexaFluor 633. Ant mikrodalelės, kurioje yra kvantinių taškų, paviršiaus buvo „prisiūtas“ antigenas prieš autoantikūną – sklerodermijos žymeklį. Į tirpalą buvo įvesti antriniai antikūnai, pažymėti dažais. Nesant taikinio, dažai nesiartina prie mikrodalelės paviršiaus, nevyksta energijos perdavimas ir dažai nefluorescuoja. Bet jei mėginyje atsiranda autoantikūnų, susidaro mikrodalelių-autoantikūnų ir dažų kompleksas. Dėl energijos perdavimo dažai sužadinami, o spektre pasirodo jo fluorescencinis signalas, kurio bangos ilgis yra 633 nm.

Šio darbo svarba taip pat yra ta, kad autoantikūnai gali būti naudojami kaip diagnostiniai žymenys labai ankstyvose autoimuninių ligų vystymosi stadijose. „Skystos mikroschemos“ leidžia sukurti bandymų sistemas, kuriose antigenai yra daug natūralesnėmis sąlygomis nei plokštumoje (kaip „įprastose“ mikroschemose). Jau gauti rezultatai atveria kelią naujo tipo klinikinių diagnostinių testų, pagrįstų kvantinių taškų naudojimu, sukūrimui. Ir metodų, pagrįstų spektriniu būdu koduotų skystų mikroschemų naudojimu, įgyvendinimas leis vienu metu nustatyti daugelio žymenų turinį vienu metu, o tai yra pagrindas žymiai padidinti diagnostikos rezultatų patikimumą ir plėtoti ankstyvos diagnostikos metodus. .

Hibridiniai molekuliniai prietaisai

Galimybė lanksčiai valdyti kvantinių taškų spektrines charakteristikas atveria kelią nanoskalės spektriniams įrenginiams. Visų pirma, kadmio ir teliūro (CdTe) pagrindu pagaminti QD leido išplėsti spektrinį jautrumą bakteriorodopsinas(bP), žinomas dėl savo gebėjimo naudoti šviesos energiją protonams perpumpuoti per membraną. (Gautas elektrocheminis gradientas naudojamas bakterijoms ATP sintetinti.)

Tiesą sakant, buvo gauta nauja hibridinė medžiaga: kvantinių taškų pritvirtinimas prie violetinė membrana- lipidinė membrana, kurioje yra tankiai supakuotų bakteriorodopsino molekulių - išplečia šviesos jautrumo diapazoną UV ir mėlynoms spektro sritims, kur „įprastas“ bP nesugeria šviesos (8 pav.). Energijos perdavimo bakteriorodopsinui mechanizmas iš kvantinio taško, kuris sugeria šviesą UV ir mėlynos spalvos srityse, vis dar yra tas pats: tai FRET; Radiacijos akceptorius šiuo atveju yra tinklainė- tas pats pigmentas, kuris veikia fotoreceptoriuje rodopsine.

8 pav. Bakteriorodopsino „atnaujinimas“ naudojant kvantinius taškus. Kairė: proteoliposoma, turinti bakteriorodopsino (trimerų pavidalu) su CdTe pagrindu „prisiūtais“ kvantiniais taškais (parodyta oranžinėmis sferomis). Dešinėje: bR spektrinio jautrumo išplėtimo dėl KT schema: spektro sritis perėmimų QD yra UV ir mėlynoje spektro dalyse; diapazonas išmetamųjų teršalų galima „sureguliuoti“ pasirenkant nanokristalo dydį. Tačiau šioje sistemoje energija neišspinduliuojama kvantiniais taškais: energija nespinduliuojančiai migruoja į bakteriorodopsiną, kuris veikia (siurbia H + jonus į liposomą).

Tokios medžiagos pagrindu sukurtos proteoliposomos (lipidinės „pūslelės“, turinčios hibridą bP-QD), apšviestos pumpuoja į save protonus, efektyviai sumažindamos pH (8 pav.). Šis, atrodytų, nereikšmingas išradimas ateityje gali tapti optoelektroninių ir fotoninių prietaisų pagrindu ir rasti pritaikymą elektros energijos ir kitų tipų fotoelektrinių konversijų srityje.

Apibendrinant, reikia pabrėžti, kad koloidinių nanokristalų pavidalo kvantiniai taškai yra perspektyviausi nano-, bionano- ir biovario-nanotechnologijų objektai. Po to, kai 1998 m. pirmą kartą buvo pademonstruotos kvantinių taškų, kaip fluoroforų, galimybės, kelerius metus buvo užliūlis, susijęs su naujų originalių požiūrių į nanokristalų naudojimą formavimu ir galimų šių unikalių objektų galimybių suvokimu. Tačiau pastaraisiais metais pastebimas staigus pakilimas: idėjų sankaupa ir jų įgyvendinimas lėmė proveržį kuriant naujus prietaisus ir įrankius, pagrįstus puslaidininkinių nanokristalinių kvantinių taškų panaudojimu biologijoje, medicinoje, elektronikos inžinerijoje, saulės energetikoje. technologija ir daugelis kitų. Žinoma, šiame kelyje dar yra daug neišspręstų problemų, tačiau augantis susidomėjimas, didėjantis komandų, dirbančių su šiomis problemomis, skaičius, vis daugiau šiai sričiai skirtų publikacijų leidžia tikėtis, kad kvantiniai taškai taps pagrindu naujos kartos įranga ir technologijos.

V. A. kalbos vaizdo įrašas Oleynikova antrajame IBCh RAS Jaunųjų mokslininkų tarybos seminare, vykusiame 2012 m. gegužės 17 d.

Literatūra

Oleynikovas V.A. (2010). Kvantiniai taškai biologijoje ir medicinoje. Gamta. 3 , 22;
Oleynikovas V.A., Sukhanova A.V., Nabievas I.R. (2007). Fluorescenciniai puslaidininkiniai nanokristalai biologijoje ir medicinoje. Rusijos nanotechnologijos. 2 , 160–173;
Alyona Sukhanova, Lydie Venteo, Jérôme'as Devy, Michailas Artemjevas, Vladimiras Oleinikovas ir kt. al.. (2002). Labai stabilūs fluorescenciniai nanokristalai kaip nauja etikečių klasė, skirta parafino įterptų audinių sekcijų imunohistocheminei analizei. Lab Invest. 82 , 1259-1261;
C. B. Murray, D. J. Norrisas, M. G. Bawendi. (1993). Beveik monodispersinių CdE (E = siera, selenas, telūras) puslaidininkių nanokristalitų sintezė ir apibūdinimas. J. Am. Chem. Soc.. 115 , 8706-8715;
Margaret A. Hines, Philippe Guyot-Sionnest. (1998). Ryškūs UV-mėlyna liuminescenciniai koloidiniai ZnSe nanokristalai. J. Phys. Chem. B. 102 , 3655-3657;
Manna L., Scher E.C., Alivisatos P.A. (2002). Koloidinių puslaidininkinių nanokristalų formos valdymas. J. Klast. Sci. 13 , 521–532;
Fluorescencinė Nobelio chemijos premija;
Igoris Nabievas, Siobhanas Mitchellas, Anthony Daviesas, Yvonne Williams, Dermotas Kelleheris ir kt. al.. (2007). Nefunkcionalizuoti nanokristalai gali išnaudoti aktyvią ląstelės transportavimo mašiną, pristatydami juos į konkrečius branduolinius ir citoplazminius skyrius. Nano Lett.. 7 , 3452-3461;
Yvonne Williams, Alyona Sukhanova, MaÅgorzata Nowostawska, Anthony M. Davies, Siobhan Mitchell ir kt. al.. (2009). Ląstelių tipui būdingų tarpląstelinių nanoskalės barjerų zondavimas naudojant pagal dydį sureguliuotus kvantinius taškus nano-pH matuoklį;
Alyona Sukhanova, Andrejus S. Susha, Alpanas Bekas, Sergiy Mayilo, Andrey L. Rogach ir kt. al.. (2007). Nanokristalais užkoduoti fluorescenciniai mikrokaroliukai proteomikai: antikūnų profiliavimas ir autoimuninių ligų diagnostika. Nano Lett.. 7 , 2322-2327;
Aliaksandra Rakovich, Alyona Sukhanova, Nicolas Bouchonville, Jevgenijus Lukaševas, Vladimiras Oleinikovas ir kt. al.. (2010). Rezonanso energijos perdavimas pagerina bakteriorodopsino biologinę funkciją hibridinėje medžiagoje, pagamintoje iš purpurinių membranų ir puslaidininkinių kvantinių taškų. Nano Lett.. 10 , 2640-2648;

2016 m. gruodžio 4 d., 22.35 val

Kvantiniai taškai ir kodėl jie įdiegti

Kvantinės technologijos,
Monitoriai ir televizorius

Laba diena, Habrazhiteliki! Manau, daugelis pastebėjo, kad reklama apie kvantinių taškų technologija paremtus ekranus, vadinamuosius QD – LED (QLED) ekranus, pradėjo pasirodyti vis dažniau, nepaisant to, kad šiuo metu tai tik rinkodara. Panašiai kaip LED televizorius ir tinklainė, tai LCD ekranų kūrimo technologija, kurioje kaip apšvietimas naudojami kvantiniais taškais pagrįsti šviesos diodai.

Jūsų nuolankus tarnas nusprendė išsiaiškinti, kas yra kvantiniai taškai ir su kuo jie naudojami.

Užuot supažindinęs

Kvantinio taško energijos spektras yra diskretus, o atstumas tarp stacionarių krūvininkų energijos lygių priklauso nuo paties kvantinio taško dydžio - ħ/(2md^2), kur:

ħ - sumažinta Planko konstanta;
d – būdingas taško dydis;
m – efektyvioji elektrono masė taške