Language
Country/Area
No result found
Perjalanan menakjubkan titik-titik kuantum: Mengapa mereka disebut “atom buatan”
Di bidang nanoteknologi dan ilmu material, titik kuantum (QD) baru-baru ini menjadi topik hangat. Nanokristal semikonduktor ini, yang ukurannya hanya beberapa nanometer, memiliki sifat optik dan elektronik yang sangat berbeda dari partikel yang lebih besar. Titik kuantum sangat menarik sebagian karena efek mekanika kuantum yang ditunjukkannya, yang menyebabkan partikel kecil ini secara gamblang disebut sebagai "atom buatan."
Titik kuantum dianggap memiliki sifat antara semikonduktor massal dan atom atau molekul diskrit.
Ketika titik kuantum terkena cahaya ultraviolet, elektron tereksitasi ke keadaan energi yang lebih tinggi. Dalam titik kuantum semikonduktor, proses ini sesuai dengan transfer elektron dari pita valensi ke pita konduksi. Ketika elektron kembali ke pita valensi, ia melepaskan energi cahaya, dan radiasi cahaya ini disebut fotoluminesensi. Menariknya, warna cahaya yang dipancarkan bervariasi tergantung pada perbedaan energi titik-titik kuantum, dan sifat ini membuat titik-titik kuantum memiliki potensi penting dalam aplikasi.
Sifat optik dan listrik titik-titik kuantum berubah seiring dengan perubahan ukuran dan bentuknya. Secara umum, titik-titik kuantum dengan diameter 5-6 nanometer memancarkan radiasi dengan panjang gelombang yang lebih panjang, seperti oranye atau merah, sedangkan titik-titik kuantum dengan diameter 2-3 nanometer memancarkan panjang gelombang cahaya yang lebih pendek, termasuk biru dan hijau. . Warna-warna pasti yang muncul bergantung pada komposisi kimia titik-titik kuantum. Properti-properti ini membuat titik-titik kuantum menunjukkan prospek aplikasi potensial di banyak bidang teknologi tinggi, termasuk transistor elektron tunggal, sel surya, LED, laser, sumber foton tunggal, generasi harmonik kedua, komputasi kuantum, penelitian sel biologis, mikroskopi, dan pencitraan medis, dll.
Potensi aplikasi titik-titik kuantum yang komprehensif menjadikannya alat yang sangat diperlukan dalam banyak penelitian ilmiah.
Titik-titik kuantum dapat disiapkan menggunakan berbagai teknik, termasuk sintesis koloid, perakitan mandiri, dan stimulasi eksternal listrik. Sintesis koloid adalah salah satu metode yang paling umum, yang biasanya melibatkan pemanasan larutan untuk menginduksi dekomposisi bahan awal, membentuk monomer, dan menghasilkan nanokristal. Suhu dan konsentrasi monomer adalah faktor utama yang memengaruhi pertumbuhan kristal. Selama proses ini, atom-atom yang diaktifkan menyusun ulang dan mengkristal, yang memengaruhi sifat-sifat titik kuantum akhir.
Dalam aplikasi praktis, titik kuantum sering kali memerlukan lapisan tambahan untuk meningkatkan kinerjanya. Lapisan tambahan ini dapat mengurangi risiko rekombinasi nonradiatif dan dengan demikian meningkatkan hasil kuantum cahaya. Di antara berbagai heterostruktur titik kuantum, struktur tipe I mencakup inti semikonduktor yang dibungkus dalam material kedua, sementara struktur tipe II memungkinkan pemisahan spasial pembawa muatan, sehingga meningkatkan kecerahan.
Struktur khas titik kuantum adalah sistem CdSe/ZnS, kombinasi material inti dan cangkang yang memungkinkan nanokristal ini memancarkan cahaya secara efisien.
Mengenai pembuatan titik kuantum, selain sintesis koloid, sintesis plasma juga menjadi semakin populer. Metode ini sangat cocok untuk produksi titik kuantum yang terikat secara kovalen. Dengan menggunakan plasma nontermal, para ilmuwan dapat mengendalikan bentuk, ukuran, dan komposisi titik kuantum. Metode produksi tradisional adalah injeksi ganda suhu tinggi, yang dapat mendukung produksi massal, tetapi mempertahankan stabilitas dan kualitas selama proses produksi merupakan tantangan utama.
Dengan kemajuan teknologi, banyak perusahaan telah mulai mempelajari bahan titik kuantum bebas logam berat, yang tidak hanya memenuhi persyaratan perlindungan lingkungan, tetapi juga memiliki kinerja yang mendekati titik kuantum CdSe tradisional. Pengembangan teknologi titik kuantum bersifat transformatif bagi banyak industri, seperti teknologi tampilan dan pencitraan biomedis.
Pertimbangan kesehatan dan lingkungan menjadikan pengembangan titik kuantum bebas logam berat sebagai prioritas utama, termasuk kerja sama mikroorganisme dan penerapan berbagai bahan.
Singkatnya, titik kuantum, sebagai "atom buatan" yang bersinar, menjanjikan untuk memberikan kemungkinan baru bagi teknologi masa depan. Mereka tidak hanya meningkatkan pemahaman kita tentang dunia mikroskopis, tetapi juga mempromosikan inovasi teknologi baru. Apakah ini berarti bahwa titik kuantum akan menjadi teknologi yang ada di mana-mana dalam waktu dekat?
