Квантовите точки | dLambow

(The quantum dots) -

Квантовите точки с Нобелова награда за химия

Какво са квантовите точки?

Квантовите точки (Quantum dots - QDs) са изкуствени наноструктури, които са полупроводникови нанокристали. Те проявяват квантово механично поведение. Свойствата на квантовата точка се определят от:

• - размера,
• - формата,
• - състава и
• - структурата им.

Квантовите точки (The quantum dots)

Същност на квантовите точки

Квантовите точки (КТ), наричани още полупроводникови нанокристали, са полупроводникови частици с размери няколко нанометра, притежаващи оптични и електронни свойства, които се различават от тези на по-големите частици в резултат на квантово-механични ефекти. Те са централна тема в нанотехнологиите и материалознанието.

Свойства на квантовите точки

Квантовите точки са наноразмерни кристали от полупроводников материал, които имат специфични оптични и електрически свойства, свързани с техния размер. Те могат да абсорбират и излъчват видима светлина с различни дължини на вълната, в зависимост от размера на частиците. Това ги прави подходящи за различни приложения в:

• - биологичните изображения,
• - лазерите,
• - светоизлъчващите устройства,
• - сензорите и др.

Приложения на квантовите точки

Едно от най-интересните приложения на квантовите точки е QLED телевизорът, който използва квантови точки за подобряване на яркостта, контраста и цветовете на картината. QLED телевизорите използват материал от квантови точки, за да преобразуват светлината от LED осветлението в различни цветове на светлинния спектър. Това води до по-реалистично и богато изображение, от което може да се наслаждавате от всеки ъгъл.

Защо е връчена Нобелова награда за Квантовите точки ?

Нобеловата награда за химия за 2023 година беше връчена на Мунги Бавенди, Луис Брус и Алексей Екимов за тяхното откритие и синтез на квантовите точки. Квантовите точки са наночастици, които имат различни цветове в зависимост от размера си, поради квантови ефекти. Те имат много приложения в нанотехнологиите, като например LED дисплеи, биологични изображения, лазери и сензори.

Тримата учени успяха да създадат квантови точки с различни методи и да докажат техните свойства.

• - Алексей Екимов (Alexey Ekimov) е първият, който наблюдава квантови ефекти, зависещи от размера, в цветно стъкло с наночастици меден хлорид още през 1981 година.

• - Луис Брус (Lewis Bruce) беше първият, който демонстрира квантови ефекти в свободно плаващи в течност частици през 1985 година.

• - Мунги Бавенди (Mungi Bawendi) революционизира химическото производство на квантови точки през 1993 година, като създаде почти съвършени частици с високо качество.

Тези открития допринесоха за развитието на нанотехнологията и откриха нови възможности за изследване на материята на ниво наноразмер. Затова те бяха удостоени с най-престижната награда в областта на химията.

Какво са квантовите ефекти?

Квантовите ефекти са явления, които се проявяват на наноразмер и са свързани с квантовата механика. Те се отличават от класическите ефекти, които се дължат на законите на Нютон. Някои от квантовите ефекти са:

Корпускулярно-вълнов дуализъм

Частиците, като електрони и фотони, могат да се държат като вълни и да показват интерференция и дифракция. Обратно, вълните, като светлина и звук, могат да се държат като частици и да показват фотоелектричен и Комптонов ефект.

Съотношение на неопределеност на Хайзенберг

Невъзможно е да се измери точно и едновременно позицията и импулса на частица. Колкото по-точно се измери едната величина, толкова по-неопределена става другата.

Квантово заплитане

Две или повече частици могат да образуват свързано квантово състояние, така че измерването на една от тях влияе на измерването на другата, дори ако те са разделени в пространството.

Квантова суперпозиция

Частицата може да бъде в комбинация от две или повече различни състояния, докато не бъде измерена. Тогава тя „колабира“ в едно от тези състояния с определена вероятност.

-------
Ако темата ви харесва, споделете я с приятели. Ако са възникнали въпроси, задайте ги в коментарите по-долу. След седмица проверете за отговора.
----------------