Was ist ein Quantenpunkt?
Ein Quantenpunkt ist ein Teilchen mit einer ungefähren Größe von einem Nanometer, das die Anzeigeeigenschaften eines Halbleiters aufweist. Ein Halbleiter ist ein festes Material, das eine gewisse elektrische Leitfähigkeit besitzt. Silizium ist eines der beliebtesten Materialien für die Erzeugung von Quantenpunkten.
Die Größe des Quantenpunkts, ein Milliardstel eines Meters, kann dazu führen, dass er ungewöhnliche Eigenschaften aufweist, die in größeren Proben eines Halbleitermaterials nicht vorhanden sind. Diese Eigenschaften könnten einige Vorteile für den Menschen haben, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Energie- und Lichtproduktion. Im Gegensatz zu einigen Formen der Nanotechnologie ist der Quantenpunkt nicht theoretisch. Es wurde in einer realen Umgebung erstellt.
Der Schlüssel zum Quantenpunkt liegt in den Elektronen. Elektronen besetzen eine von zwei Bändern im Kristall eines Materials. Durch die Bereitstellung der richtigen Stimuli kann ein Elektron oder möglicherweise mehr als eines dazu angeregt werden, sich von einer Bande zur anderen zu bewegen. Wenn es sich von einem Band zum anderen bewegt, erzeugt es ein Loch, das positiv geladen ist. Das Loch und das Elektron werden zusammen als Exciton bezeichnet.
Das Elektron und das Loch im Exziton halten normalerweise Abstand voneinander. Dies nennt man den Exciton-Bohr-Radius. Wenn der Kristall jedoch verkleinert wird, wird diese Lücke überfüllt. Sobald dies geschieht, verändert es die Fähigkeit des Kristalls, Energie zu absorbieren und zu emittieren. Zu diesem Zeitpunkt wird der Quantenpunkt erzeugt. Durch Verkleinern oder Vergrößern des Quantenpunkts können verschiedene Farben erhalten werden.
Der Quantenpunkt hat eine Reihe verschiedener Anwendungen. Mehrere Quantenpunkte können als Leuchtdioden in Anzeigegeräten verwendet werden, Zellfärbungen zur Beobachtung in den Biowissenschaften und sogar Tinten, die das Erkennen von Fälschungen unterstützen können. Eine andere Sicherheitsanwendung, die bald realisiert werden könnte, ist Lumineszenzstaub, der zum Verfolgen von Eindringlingen in eingeschränkten Bereichen verwendet werden könnte.
Ähnlich wie bei Glasfasern können auch Quantenpunkte zum Übertragen von Daten verwendet werden. Einige Schätzungen gehen davon aus, dass die Datenübertragung mit Quantenpunkten gegenüber Standard-Ethernet-Verbindungen millionenfach zunehmen könnte.
Während dies einige der neuesten Anwendungen sind, gibt es auch profane Anwendungen. Quantenpunkte könnten als Lichtquelle in Gebäuden oder sogar als Beleuchtung für Computerbildschirme verwendet werden.