3 tipos de pontos quânticos

Pontos quânticos do tipo núcleo

Os pontos qu ânticos do tipo núcleo são a forma mais simples. Eles consistem em um material semicondutor uniforme. Seu tamanho geralmente varia de dois a dez nanômetros. A emissão de luz depende do tamanho da partícula. Os pontos menores tendem a emitir luz na extremidade azul, enquanto os maiores apresentam cores vermelhas. Esses pontos são fáceis de produzir em laboratório. Sua estrutura faz com que eles sejam bons receptores de elétrons. Eles são usados com frequência em dispositivos simples de iluminação e geração de imagens. Muitos projetos de pesquisa usam pontos do tipo núcleo porque eles têm um comportamento estável e previsível.

Em casos comuns, os pontos quânticos do tipo núcleo usam materiais como o seleneto de cádmio. Esse tipo é conhecido por ter um espectro de luz limpo. Eles também apresentam bom desempenho quando usados em protótipos de dispositivos de exibição. Experimentos reais mostraram que esses pontos podem ser ajustados para emitir uma variedade de cores simplesmente alterando seu tamanho durante a produção. O resultado é um material com um alto grau de controle da emissão de luz. Muitos dispositivos eletrônicos dependem dessas propriedades.

Pontos quânticos de casca central

Os pontos quânticos do tipo core-shell têm pelo menos uma camada extra que cobre o núcleo. A camada adicional geralmente é feita de um semicondutor diferente. A camada de casca melhora a saída de luz e a estabilidade geral. Ela torna o ponto menos propenso a se decompor ou desbotar com o tempo. A construção é semelhante à de uma fruta com uma casca protetora.

Por exemplo, um núcleo de seleneto de cádmio pode ser coberto por uma casca de sulfeto de zinco. Essa combinação oferece menos defeitos e um acabamento mais brilhante. A casca protege o núcleo dos efeitos ambientais, como a oxidação. Na prática, esses pontos são usados em telas de alta qualidade, dispositivos LED avançados e até mesmo em determinadas aplicações de iluminação em que a saída de cor pura é vital. Sua estrutura mais complexa aumenta a durabilidade e o desempenho. Os usuários relataram uma vida útil mais longa em telas que usam pontos quânticos core-shell.

Pontos quânticos com liga

Os pontos quânticos com liga misturam mais de um material semicondutor no núcleo. Sua composição mista permite que os engenheiros façam o ajuste fino da cor e das propriedades físicas. Ao ajustar a proporção da liga, é possível obter uma variedade de cores de emissão. Esse tipo oferece um grau extra de liberdade no design. Os pontos com liga podem apresentar um comportamento mais uniforme em relação às mudanças de temperatura. O processo de mistura geralmente equilibra os atributos dos materiais originais, resultando em características de emissão estáveis.

Uma liga comum pode incluir uma mistura de cádmio, zinco e selênio. Os pesquisadores usam essa mistura para produzir pontos com uma quantidade reduzida de materiais tóxicos em comparação com os pontos tradicionais à base de cádmio. Os pontos quânticos com ligas são usados em painéis solares e imagens biomédicas, onde é necessário um controle preciso da luz. Eles se encaixam bem em sistemas que exigem alta precisão de ajuste. A mistura projetada é perfeita para aplicações que precisam de cores brilhantes e materiais seguros.

Tabela de dados de comparação

Abaixo está uma tabela que mostra algumas das principais diferenças entre os três tipos de pontos quânticos.

Aplicações dos pontos quânticos

Os pontos quânticos têm muitos usos em ferramentas cotidianas e de alta tecnologia. Eles são encontrados em TVs de alta definição e monitores de computador. Os dispositivos os utilizam para produzir cores ricas e vibrantes. Por exemplo, uma televisão que usa a tecnologia de pontos quânticos oferece melhor precisão de cores e eficiência energética em comparação com as telas de LCD mais antigas. Isso levou muitas empresas de eletrônicos a incluí-los em seus novos produtos.

1) Na iluminação, os pontos quânticos ajudam a produzir luzes LED que economizam energia. Sua capacidade de emitir luz forte e estável faz deles uma escolha popular. Muitos produtos de LED agora apresentam uma vida útil mais longa com esses pontos.

2. nos campos biomédicos, os pontos quânticos auxiliam na geração de imagens e no rastreamento de moléculas. Eles podem rotular células com luz brilhante e facilmente detectável. Estudos de pesquisa médica os utilizaram para rastrear as vias de doenças. Isso leva a métodos aprimorados de diagnóstico e planejamento de tratamento.

3. os painéis solares também se beneficiam dos pontos quânticos. Novos projetos de células solares incluem camadas de pontos quânticos para ajudar a absorver a energia do sol com mais eficiência. Alguns estudos demonstraram que o uso de pontos quânticos pode aumentar a eficiência em até 20% em relação aos painéis tradicionais. Essas melhorias são importantes na construção de fazendas solares ou carregadores solares portáteis.

4. Outros exemplos úteis incluem pontos quânticos em sensores e em novos tipos de lasers. Seu tamanho pequeno e suas propriedades de luz ajustável são perfeitos para tarefas de detecção com controle preciso. Nos lasers, eles fornecem feixes de luz brilhantes e estáveis que podem ser ajustados para uma ampla gama de usos na indústria e na pesquisa.

Conclusão

Demos uma olhada em três tipos de pontos quânticos e seus recursos exclusivos. Os pontos quânticos do tipo núcleo são puros e simples. Os pontos quânticos com núcleo e casca adicionam uma camada protetora que melhora o desempenho. Os pontos quânticos com liga misturam elementos para oferecer uma saída de luz ajustável e segura. Seus usos vão de telas a células solares e imagens médicas. O futuro dos pontos quânticos é brilhante e cheio de benefícios práticos. Para obter mais informações, consulte a Stanford Advanced Materials (SAM).

Perguntas frequentes

F: De que são feitos os pontos quânticos?
P: Normalmente, os pontos quânticos são feitos de materiais semicondutores, como seleneto de cádmio, sulfeto de zinco ou suas combinações.

F: Os pontos quânticos podem ser usados em células solares?
P: Sim, eles são usados em painéis solares para capturar a luz solar e melhorar a eficiência da conversão de energia.

F: Os pontos quânticos com casca duram mais do que os pontos do tipo núcleo?
P: Sim, a casca protege o núcleo dos efeitos ambientais e aumenta sua durabilidade geral.