Language
Country/Area
No result found
الرحلة الغريبة للنقاط الكمومية: لماذا يطلق عليها "الذرات الاصطناعية"؟
يُعتقد أن النقاط الكمومية تمتلك خصائص متوسطة بين خصائص أشباه الموصلات السائبة والذرات أو الجزيئات المنفصلة.
عندما تتعرض النقاط الكمومية للضوء فوق البنفسجي، تثار الإلكترونات إلى حالة طاقة أعلى. في النقاط الكمومية لأشباه الموصلات، تتوافق هذه العملية مع نقل الإلكترونات من نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل. عندما يعود الإلكترون إلى نطاق التكافؤ، فإنه يطلق طاقة ضوئية، ويسمى هذا الإشعاع الضوئي بالتألق الضوئي. ومن المثير للاهتمام أن لون الضوء المنبعث يختلف اعتمادًا على فرق الطاقة بين النقاط الكمومية، وهذه الخاصية تجعل النقاط الكمومية تتمتع بإمكانات مهمة في التطبيقات.
تتغير الخصائص البصرية والكهربائية للنقاط الكمومية مع تغير حجمها وشكلها. وبشكل عام، تصدر النقاط الكمومية التي يبلغ قطرها 5-6 نانومتر إشعاعات ذات أطوال موجية أطول، مثل البرتقالي أو الأحمر، في حين تصدر النقاط الكمومية التي يبلغ قطرها 2-3 نانومتر أطوال موجية أقصر من الضوء، بما في ذلك الأزرق والأخضر. تعتمد الألوان الدقيقة التي تظهر بها هذه النقاط على التركيب الكيميائي للنقط الكمومية. تجعل هذه الخصائص النقاط الكمومية تظهر آفاق تطبيق محتملة في العديد من المجالات التكنولوجية العالية، بما في ذلك الترانزستورات أحادية الإلكترون، والخلايا الشمسية، ومصابيح LED، والليزر، ومصادر الفوتون الواحد، وتوليد التوافقيات الثانية، والحوسبة الكمومية، وأبحاث الخلايا البيولوجية، والمجهر، والتصوير الطبي. ، إلخ.يمكن تحضير النقاط الكمومية باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات، بما في ذلك التخليق الغرواني، والتجميع الذاتي، والتحفيز الكهربائي الخارجي. يعد التخليق الغرواني أحد أكثر الطرق شيوعًا، والذي يتضمن عادةً تسخين المحلول لتحفيز تحلل المواد الأولية، وتشكيل المونومرات وتوليد البلورات النانوية. تعتبر درجة الحرارة وتركيز المونومر من العوامل الرئيسية التي تؤثر على نمو البلورات. أثناء هذه العملية، تتم إعادة ترتيب الذرات المنشطة وتتبلور، مما يؤثر على خصائص النقطة الكمومية النهائية. في التطبيقات العملية، غالبًا ما تتطلب النقاط الكمومية طبقات إضافية لتحسين أدائها. يمكن لهذه الطبقات الإضافية أن تقلل من خطر إعادة التركيب غير الإشعاعي وبالتالي زيادة إنتاجية الضوء الكمي. من بين الهياكل غير المتجانسة المختلفة للنقاط الكمومية، تشمل الهياكل من النوع الأول نواة شبه موصلة ملفوفة في مادة ثانية، في حين تمكن الهياكل من النوع الثاني من الفصل المكاني لحاملات الشحنة، وبالتالي تحسين السطوع.إن الإمكانات الشاملة لتطبيق النقاط الكمومية تجعلها أداة لا غنى عنها في العديد من الأبحاث العلمية.
البنية النموذجية للنقط الكمومية هي نظام CdSe/ZnS، وهو مزيج من المواد الأساسية والقشرية التي تمكن هذه البلورات النانوية من إصدار الضوء بكفاءة.
فيما يتعلق بتصنيع النقاط الكمومية، بالإضافة إلى التخليق الغرواني، أصبح التخليق البلازمي أيضًا شائعًا بشكل متزايد. هذه الطريقة مناسبة بشكل خاص لإنتاج النقاط الكمومية المرتبطة تساهميًا. وباستخدام البلازما غير الحرارية، يستطيع العلماء التحكم في شكل وحجم وتركيب النقاط الكمومية. طريقة الإنتاج التقليدية هي الحقن المزدوج عالي الحرارة، والذي يمكن أن يدعم الإنتاج الضخم، ولكن الحفاظ على الاستقرار والجودة أثناء عملية الإنتاج يمثل تحديًا كبيرًا.
مع تقدم التكنولوجيا، بدأت العديد من الشركات في دراسة مواد النقاط الكمومية الخالية من المعادن الثقيلة، والتي لا تلبي متطلبات حماية البيئة فحسب، بل تتمتع أيضًا بأداء قريب من النقاط الكمومية CdSe التقليدية. يُعد تطوير تقنية النقاط الكمومية بمثابة تحول كبير للعديد من الصناعات، مثل تكنولوجيا العرض والتصوير الطبي الحيوي.إن الاعتبارات الصحية والبيئية تجعل تطوير النقاط الكمومية الخالية من المعادن الثقيلة أولوية قصوى، بما في ذلك تعاون الكائنات الحية الدقيقة وتطبيق مواد متنوعة.
باختصار، فإن النقاط الكمومية، باعتبارها "ذرات اصطناعية" لامعة، تعد بتوفير إمكانيات جديدة للتكنولوجيا المستقبلية. إنها لا تعمل فقط على تحسين فهمنا للعالم المجهري، بل تعمل أيضًا على تعزيز ابتكار تقنيات جديدة. هل يعني هذا أن النقاط الكمومية سوف تصبح تقنية شائعة الاستخدام في المستقبل القريب؟
