Punto quantico
Punti quantici colloidali irraggiati con luce ultravioletta. Punti quantici di dimensione differente emettono luce di lunghezza d'onda, e quindi colore, differente, a causa del confinamento quantico.
Schema di un punto quantico. Gli elettroni (o le lacune) sono confinati all'interno della regione scura.
Un punto quantico o punto quantistico (dall'inglese quantum dot) è una nanostruttura formata da un'inclusione di un materiale semiconduttore, con una certa banda proibita e con dimensioni tipiche comparabili alla lunghezza d'onda di De Broglie, all'interno di un altro semiconduttore con banda proibita più grande. Tale struttura genera un pozzo di potenziale tridimensionale che confina i portatori di carica (elettroni e lacune) in una piccola regione di spazio in cui i livelli energetici divengono discreti. Quest'ultima proprietà ha portato all'associazione tra punti quantici ed atomi generando lo pseudonimo "atomi artificiali".
Tra i possibili impieghi vi sono l'implementazione dei qubit necessari per un computer quantistico, e lo studio dello stato di condensato di Bose - Einstein. Un altro possibile impiego è quello di riserva di energia, di sorgente luminosa, per la produzione a basso costo di celle fotovoltaiche o nel campo della nanomedicina per il trasporto di chemioterapici.
Indice
1 Descrizione
2 Applicazioni
3 Note
4 Bibliografia
5 Voci correlate
6 Altri progetti
7 Collegamenti esterni
Descrizione |
I piccoli punti quantici, come semiconduttori nanocristallini in soluzione colloidale, hanno dimensioni tra i 2 e i 10 nanometri, corrispondenti a circa 10-50 atomi di diametro, e possono arrivare ad un totale di 100 - 100.000 atomi.
I punti quantici autoassemblati hanno dimensioni di 10-50 nanometri; quelli definiti tramite litografia elettronica hanno dimensioni più grandi intorno a 100 nm.
I punti quantici possono essere contrapposti ad altre nanostrutture nei semiconduttori:
fili quantici (quantum wires), in cui gli elettroni o le lacune sono confinati in due direzioni spaziali, permettendone la propagazione libera in una terza.
pozzi quantici (quantum wells), in cui gli elettroni o le lacune sono confinati in una direzione e si possono muovere nelle altre due dimensioni.
I Q.D. che contengono gli elettroni possono anche essere paragonati ad atomi: entrambi hanno uno spettro di energia discreto e contengono un piccolo numero di elettroni, ma diversamente dagli atomi il potenziale di confinamento dei Q.D. non mostra necessariamente una simmetria sferica. Inoltre gli elettroni limitati non si muovono nello spazio libero, ma all'interno del cristallo semiconduttore che li ospita.
Applicazioni |
Fiale contenenti punti quantici prodotti a livello industriale. I punti quantici mostrati hanno picco di emissione a diverse lunghezze d'onda, in passi da 10 nm.
- I punti quantici vengono utilizzati come sorgenti a singolo fotone.
- Usando punti quantici i Fujitsu Laboratories hanno sviluppato un semiconduttore ottico capace di ridisegnare la forma d'onda di segnali ottici ad alta velocità (circa 40Gbps). La All-Optical 3R Regeneration.mw-parser-output .chiarimento{background:#ffeaea;color:#444444}.mw-parser-output .chiarimento-apice{color:red}
[senza fonte]. - Sfruttando le varie emissioni d'onda dei punti quantici, alcune note marche sono riuscite a creare televisori con un'altissima resa di colore. Come i SUHD di Samsung o l'ultimo modello presentato al CES 2015 di TCL[1].
Note |
^ Maurizio Pesce, CES 2015, TCL ha fatto un tv con i pixel quantistici, Wired.it, 7 gennaio 2015.
Bibliografia |
- (EN) M. A. Reed, J. N. Randall, R. J. Aggarwal, R. J. Matyi, T. M. Moore, and A. E. Wetsel, Observation of discrete electronic states in a zero-dimensional semiconductor nanostructure, in Phys. Rev. Lett., vol. 60, nº 6, 1988, pp. 535-537. PDF
- (EN) M. A. Reed, Quantum Dots, in Scientific American, nº 268, 1993, pp. 118-123. PDF
- Murray, C. B., Norris, D. J., & Bawendi, M. G. Synthesis and characterization of nearly monodisperse CdE (E = S, Se, Te) semiconductor nanocrystallites J. Am. Chem. Soc. 115, 8706-8715, 1993.
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High Efficiency Carrier Multiplication in PbSe Nanocrystals: Implications for Solar Energy Conversion[collegamento interrotto] R. D. Schaller and V. I. Klimov, Phys. Rev. Lett. 92, 186601 (2004)- Michael J. Bowers II, James R. McBride, and Sandra J. Rosenthal (2005). White-Light Emission from Magic-Sized Cadmium Selenide Nanocrystals, Journal of the American Chemical Society, October 18, 2005.
Voci correlate |
- Celle solari
- Informatica quantistica
- Pannelli fotovoltaici
- Quantum well
- Quantum wire
Altri progetti |
Altri progetti
- Wikimedia Commons
Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su Punto quantico
Collegamenti esterni |
- Nanopatterning of Quantum Dots, su logikbase.com (archiviato dall'url originale il 27 settembre 2007).
- How quantum dots work - flash animations, su evidenttech.com:80. URL consultato il 7 novembre 2018 (archiviato dall'url originale il 20 gennaio 2015).
- Sizing Curve for CdSe Nanocrystals, su nn-labs.com. URL consultato il 22 febbraio 2007 (archiviato dall'url originale il 26 ottobre 2007).
- Sizing Curve for CdS Nanocrystals, su nn-labs.com. URL consultato il 22 febbraio 2007 (archiviato dall'url originale il 26 ottobre 2007).
- Quantum dots that produce white light could be the light bulb’s successor, su exploration.vanderbilt.edu. URL consultato il 22 febbraio 2007 (archiviato dall'url originale il 13 giugno 2006).
- Nanomaterial Database, su nanowerk.com.
Quantum dots device counts single electrons - New Scientist
Cheaper Dots : New process slashes the cost of quantum dots Scientific American Magazine (December 2005)- Quantum dot on arxiv.org, su xstructure.inr.ac.ru.
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