Che cos'è un punto quantico?

Un punto quantico è una particella avente una dimensione approssimativa di un nanometro che ha le proprietà di visualizzazione di un semiconduttore. Un semiconduttore è un materiale solido che possiede una certa quantità di conduttività elettrica. Il silicio è uno dei materiali più popolari utilizzati nella creazione di un punto quantico.

La dimensione del punto quantico, un miliardesimo di metro, può far sì che esibisca proprietà insolite che non sono presenti in campioni più grandi di un materiale semiconduttore. Queste proprietà potrebbero avere alcuni benefici per l'uomo tra cui, ma non solo, la produzione di energia e luce. A differenza di alcune forme di nanotecnologia, il punto quantico non è teorico. È stato creato in un ambiente reale.

La chiave del punto quantico è negli elettroni. Gli elettroni occupano una delle due bande nel cristallo di un materiale. Fornendo gli stimoli adeguati, un elettrone, o forse più di uno, può essere incoraggiato a spostarsi da una banda all'altra. Mentre si sposta da una banda all'altra, crea un buco, che è caricato positivamente. Insieme, il buco e l'elettrone sono indicati come un eccitone.

L'elettrone e il buco nell'eccitone normalmente mantengono la distanza l'uno dall'altro. Questo si chiama Exciton Bohr Radius. Tuttavia, se il cristallo è di dimensioni ridotte, affolla questo divario. Una volta che ciò accade, cambia la capacità del cristallo di assorbire ed emettere energia. A questo punto, viene creato il punto quantico. È possibile ottenere colori diversi riducendo o aumentando la dimensione del punto quantico.

Il punto quantico ha diverse applicazioni. Più punti quantici possono essere usati come diodi a emissione di luce nei display dei segni, colorazione delle cellule per l'osservazione delle scienze della vita, persino inchiostri che possono aiutare a individuare le contraffazioni. Un'altra applicazione di sicurezza che potrebbe presto essere realizzata è la polvere luminescente, che potrebbe essere utilizzata per tracciare i trasgressori in aree riservate.

Proprio come le fibre ottiche, i punti quantici possono anche essere usati per trasmettere dati. Alcune stime suggeriscono che il trasferimento di dati usando punti quantici potrebbe essere un aumento di un milione di volte rispetto alle connessioni Ethernet standard.

Mentre queste sono alcune delle applicazioni all'avanguardia, ce ne sono anche altre più banali. I punti quantici potrebbero essere usati come fonte di luce negli edifici o persino come illuminazione per gli schermi dei computer.