نقطه کوانتومی چیست؟

[Campus]

[h=2][/h] موادی از قبیل سولفید سرب، سولفید روی، فسفات ایندیوم و غیره بسته به اندازه، طول موج یا رنگ معینی از نور را پس از تحریک الکترون ها با استفاده از یک منبع خارجی از خود ساطع می کنند. انتشار نور توسط نقاط کوانتومی در تشخیص های پزشکی کاربرد فراوانی دارد. این نقاط به صورت برچسب فلوئورسانتی عمل می کنند با این تفاوت که در برابر درخشان شدن خاصیت و توانایی خود را از دست نمی‌دهند و در برابر تعداد سیکل های تحریک و انتشار نور مقاومت بیشتری از خود نشان می دهند
[FONT=Tahoma, Arial, Helvetica, sans-serif]کاربردهای نقاط کوانتومی[/FONT]

[FONT=Tahoma, Arial, Helvetica, sans-serif]نقاط کوانتومی می توانند به گونه ای تنظیم شوند که در رنگ های مختلف با یک طول موج نور معین بدرخشند. به عبارتی می توانیم نقاط کوانتومی را بسته به فرکانس مورد نیاز نور انتخاب کنیم و باعث شویم تا یک گروه از نقاط کوانتومی مشابه گروه دیگری با یک یک طول موج بدرخشند. این امر به برچسبهای چندگانه امکان می دهد تا با استفاده از یک منبع نور وارد ردیابی شوند.
در دانشگاه فنی جورجیا و مرکز تحقیقات کمبریج ار نقاط کوانتومی در تصویر برداری سلول های تومور در موش استفاده شده است. این نقاط کوانتومی از هسته های کادمیومی به قطر 5 نانومتر که با سولفید سلینید پوشیده شده بودند درست شده بودند و توسط پوششی از پلیمر محافظت می شدند تا از حمله آنتی بادی های بدن موش به آنها و نیز نشت یونهای کادمیوم و سلینیوم سمی در بدن جلوگیری شود[/FONT].
به پوسته خارجی این نقاط کوانتومی آنتی بادیهایی متصل شد تا به صورت هدفمند به سلول تومور پرستات متصل شوند.
نقاط کوانتومی با کمک جریان خون و از طریق تزریق وارد بدن شده و در محل تومور جمع شدند تا علاوه بر ایجاد قابلیت آشکار سازی در تصویربرداری به درمان و نابودی این سلولهای تومور نیز کمک نمایند.
امروزه از نقاط کوانتومی در تشخیص مرز واقعی بین سلولهای سالم و سلولهای تومور در مغز کمک گرفته می شود. تیمی از محققان از بنیاد کلینیک کلیولند اعلام داشته اند که نقاط کوانتومی در هنگام تزریق به حیوانات مبتلا به تومور مغزی در محل تومور تجمع می کنند این نقاط کوانتومی قابل رویت هستند و حتی زمانی که تحت تابش قرار نمی گیرند نیز مرئی می باشند.
نتایج کار این تیم تحقیقاتی در مجله نئوسرجری درج شده است. بر این اساس زمانی که حجم زیادی از نقاط کوانتومی به موشهای مبتلا به تومور مغزی تزریق شد، نانوکریستال های فلوئوروسانت در سلول های ایمنی موش ها (ماکروفاژها ) تجمع می کنند. این سلولها می توانند از سد بین مغز و خون بگذرند و در اطراف سلولهای مغزی جای گیرند.
زمانی که نور آبی یا نور ماورای بنفش به آنها تابانده می شود از خود نور فلوئورسانس قرمز ساطع می کنند. محقق این نور را با استفاده از دوربین های دیجیتالی ویژه ، وسایل اسپکتروسکوپی اپتیکی یا میکروسکوپ فلوئورسانس میدان تاریک دریافت می کنند و بدین ترتیب مکان دقیق تومور و حدفاصل آن با بافت سالم را تعیین می‌کنند.

 

[Mohsen 89]

ساخت نقاط کوانتومی با اعمال فشار بر روی گرافن

ساخت نقاط کوانتومی با اعمال فشار بر روی گرافن

​

کشیدن و شل کردن پوست موجود روی طبل می‌تواند صدای آن را تحت تاثیر قرار دهد، همین ویژگی در گرافن هم وجود دارد، بنحوی که کشیدن آن موجب تغییر خواص الکتریکی گرافن می‌شود.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، پژوهشگران موسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا با همکاری همتایان خود در دانشگاه مریلند نشان دادند که اگر گرافن در معرض فشار قرار گیرد، همانند تاثیر میدان مغناطیسی، موجب تولید نقاط کوانتومی می‌شود؛ ماده‌ای نیمه‌هادی که کاربردهای وسیعی در ادوات الکترونیکی دارد.

گرافن ماده‌ای تک لایه از جنس کربن است که دارای هدایت الکتریکی بالایی است از این ماده می‌توان در تولید ترانزیستورهای پرسرعت استفاده کرد. گرافن دارای مقاومت الکتریکی بسیار پایینی است، همچنین این ماده فاقد باند گپ است؛ باند گپ فضایی است که در آن الکترون وجود ندارد. فقدان باند گپ موجب شده نتوان از این ماده در ساخت کامپیوترها استفاده کرد.

از آنجایی که زیرلایه موجب کاهش سرعت الکترون‌ها می‌شود، «نیکولای کلیموف» گرافن را روی حفره‌های موجود در دی‌اکسید سیلیکون کشیده است که با این کار ساختارهایی شبیه طبل ایجاد کرده است. برای اندازه‌گیری خواص گرافن، این تیم تحقیقاتی از میکروسکوپ پیمایشی روبشی (SPM) که در مرکز NIST طراحی شده، استفاده کرده است.

نتایج این اندازه‌گیری نشان داد وقتی نوک میکروسکوپ روی سطح گرافن حرکت می‌کند، بدلیل جاذبه واندروالسی گرافن بسمت نوک گرایش پیدا می‌کند که این کار موجب تضعیف نیروی الکتریکی آن می‌شود. شبیه‌سازی‌های محققان نشان می‌دهد که در اثر جاذبه نوک، گرافن کمی بسمت بالا آمده که شبیه خیمه‌های سیرک می‌شود.

محققان دریافتند که با استفاده از زیرلایه‌هایی خاص می‌توان ورقه گرافن را بسمت زیر هل داد. نتایج کار نشان داد که در این حالت نیز خواص الکتریکی گرافن تغییر می‌کند.

این گروه دریافته‌ است وقتی گرافن بصورت خیمه در می‌آید، آن نقطه‌ای که در راس قرار دارد، بصورت نقطه کوانتومی عمل می‌کند. این که می‌توان روی گرافن ساختاری مانند نقاط کوانتومی ایجاد کرد، از جهت سرعت حرکت الکترون و باند گپ اهمیت دارد که هر دوی این‌ها برای حوزه محاسبات و دیگر کاربردهای گرافن مهم است.

در حالت عادی برای ایجاد نقطه کوانتومی باید بخش کوچکی از گرافن بریده شود، اما در این روش جدید تنها با اعمال فشار روی گرافن این ویژگی بوجود می‌آید.

نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان «Electromechanical Properties of Graphene Drumheads» در نشریه «Science» به چاپ رسیده است.

 

[Mohsen 89]

کشف راز چشمک زدن نقاط کوانتومی

کشف راز چشمک زدن نقاط کوانتومی

پژوهش انجام یافته توسط دانشمندان لوس آلاموسی پیشرفت قابلتوجهی در فهم پدیده چشمکزنی نقاط کوانتومی ایجاد میکند. یافتههای این دانشمندان توانایی زیستشناسان را برای ردگیری ذرات منفرد افزایش میدهد و متخصصان فناوری را قادر به خلق دیودهای نورگسیل بدیع و منابع تکفوتونی میکند و همچنین تلاش پژوهشگران انرژی را برای توسعه انواع جدیدی از پیلهای خورشیدی پربهره تقویت میکند.

تصویر هنرمندانهای از اینکه چطور حل مسئله مربوط به چشمکزنی کوانتومی میتواند منجر به کاربردهایی در زمینههای مختلف مانند منابع نوری حالت جامد شود.
​

جالبتر از همه این است که پژوهشگران لوس آلاموس نشان دادهاند که این چشمکزنی را میتوان به طریق الکتروشیمیایی به کنترل درآورد و حتی آن را کاملا متوقف کرد. این گروه تحقیقاتی یک آزمایش جدید اسپکترو - الکتروشیمیایی ابداع کرده است که به آنها اجازه شارژ و تخلیه قابلکنترل یک نقطه کوانتومی منفرد را در حین پایش رفتار چشمکزنی آن میدهد. این آزمایشها در کشف دو مکانیسم متمایز چشمکزنی سهولت ایجاد کردند. ویکتور کلیموف، دانشمند لوس آلاموس و یکی از این پژوهشگران، گفت: "کار ما یک گام مهم در ساخت نانوساختارهایی با خواص پایدار و عاری از چشمکزنی برای کاربردهایی مانند دیودهای نورگسیل و منابع تکفوتونی تا سلولهای خورشیدی است."

مکانیسم اول شارژ و تخلیه الکتریکی تصادفی هسته نقطه کوانتومی میباشد، که با مفهوم متداول چشمکزنی نقطه کوانتومی سازگار است. در این مدل، یک حالت باردار به خاطر بازترکیب غیرتابشی اوژری ("Auger") پربازده به صورت "تاریک" میباشد.

مکانیسم دوم خیلی غافلگیرکننده بود؛ چشمک زدن اکثر نقاط کوانتومی ناشی از پر و خالی شدن یک "دام" نقص سطحی موجود بر روی نقطه کوانتومی میباشد. هنگامی که این دام خالی باشد جلوی حرکت الکترون "داغی" که میتوانست فوتون گسیل کند، را سد میکند و باعث ایجاد یک چشمک میشود. این دانشمندان امیدوارند که با بررسی بیشتر خواص فوتوفیزیکی نقاط کوانتومی بتوانند مدل نظری جامعی برای این پدیده ارائه دهند.

هان هتون، یکی از این پژوهشگران گفت که این روش اسپکترو – الکتروشیمیایی نانوبلور منفرد جدید را میتوان با مطالعه اثر شارژ در آرایهی وسیعی از نانوساختارهای شامل نانولولههای کربنی و نانوسیمها واقعا گسترش داد.

این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را تحت عنوان "دو نوع چشمکزنی لومینسانس آشکار شده بوسیله اسپکتروالکتروشیمیایی نقاط کوانتومی منفرد" در مجلهی Nature منتشر کردهاند.