Co to jest kropka kwantowa?

Kropka kwantowa to cząstka o przybliżonym rozmiarze jednego nanometra, która ma właściwości wyświetlania półprzewodnika. Półprzewodnik to stały materiał, który ma pewną przewodność elektryczną. Krzem jest jednym z najpopularniejszych materiałów używanych do tworzenia kropki kwantowej.

Rozmiar kropki kwantowej, jednej miliardowej metra, może powodować, że wykazuje ona niezwykłe właściwości, które nie występują w większych próbkach materiału półprzewodnikowego. Te właściwości mogą przynieść ludziom pewne korzyści, w tym między innymi produkcję energii i światła. W przeciwieństwie do niektórych form nanotechnologii kropka kwantowa nie jest teoretyczna. Został stworzony w realnym świecie.

Klucz do kropki kwantowej znajduje się w elektronach. Elektrony zajmują jedno z dwóch pasm w krysztale materiału. Zapewniając odpowiednie bodźce, można zachęcać elektron lub więcej niż jeden do przechodzenia z jednego pasma do drugiego. Gdy przesuwa się z jednego pasma na drugi, tworzy dziurę, która jest naładowana dodatnio. Razem dziura i elektron nazywane są ekscytonem.

Elektron i dziura w ekscytonie zwykle zachowują odległość od siebie. Nazywa się to promieniem Exciton Bohr. Jeśli jednak kryształ ma mniejszy rozmiar, wypełnia tę lukę. Gdy to nastąpi, zmienia zdolność kryształu do absorbowania i emitowania energii. W tym momencie tworzona jest kropka kwantowa. Różne kolory można uzyskać, zmniejszając lub zwiększając rozmiar kropki kwantowej.

Kropka kwantowa ma wiele różnych zastosowań. Wiele kropek kwantowych może być używanych jako diody elektroluminescencyjne w wyświetlaczach znaków, barwieniu komórek do obserwacji nauk przyrodniczych, a nawet atramentach, które mogą pomóc w wykrywaniu podróbek. Kolejną aplikacją bezpieczeństwa, którą można wkrótce zrealizować, jest świecący pył, który można wykorzystać do śledzenia intruzów w ograniczonych obszarach.

Podobnie jak światłowody, kropki kwantowe mogą być również wykorzystywane do przesyłania danych. Niektóre szacunki sugerują, że transfer danych przy użyciu kropek kwantowych może być milion razy większy niż w przypadku standardowych połączeń Ethernet.

Chociaż są to niektóre z najnowocześniejszych zastosowań, są też bardziej przyziemne. Kropki kwantowe mogą być wykorzystane jako źródło światła w budynkach, a nawet oświetlenie ekranów komputerowych.