Технологија

Нанофотоника и квантните точки

Која е поврзаноста на светлината со нано-објектите? Одговорот може да го најдеме во полето на нанофотоника. Нанофотониката претставува пресек помеѓу областите фотоника (наука за светлината) и нанотехнологија (наука за наноматеријалите). Но зошто оваа комбинација од светллина и нано- би можела да биде интересна но и перспективна?

Најпрво да се обидеме да повториме што всушност претставува светлината. Светлината е електромагнетен бран составен од електрично и магнетно поле кои се движат во иста насока низ просторот (Слика 1). Освен светлината, други електромагнетни бранови за кои имате слушнато се: радио брановите, инфрацрвените бранови, микробрановите итн. (прочитајте го текстот “Од каде доаѓа светлината?” за повеќе информации). Светлосните бранови имаат бранови должини помеѓу 400-700 nm. Наноматеријалите од друга страна пак претставуваат материјали со димензии помали од 100 nm. Кога ќе се спојат ни изгледа дека светлосните бранови се многу поголеми од наноматеријалите. Но и покрај ваквата разлика во големина комбинацијата од нано + фото води кон нови интересни откритија и оптички својства. Важен пример се таканаречените квантни точки.

Слика 1. Светлосниот бран (со бранова должина од 700 nm) е многу поголем од наночестичките (во случајот 70 nm).

Како што планетите кружат во орбити околу сонцето во сончевиот систем, така и електроните се движат околу јадрото на атомот (Слика 2, А). Истите електрони го сочинуваат основното енергетско ниво и содржат одредена количина на енергија во зависност од тоа колку далеку се лоцирани од јадрото. Замислете дека сме заробиле во кутија еден електрон кој предходно се наоѓал на третото енергетско ниво (n=3). Електроните на повисоките енергетски нивоа тежнеат да паднат кон пониските исто како што карпа на врвот на ридот ќе тежнее да се стркала надолу кон подножјето. Притоа се ослободува енергија во форма на честички наречени фотони. Доколку го смалиме обемот на кутијата енергијата на електронот ќе се зголеми и фотони со поголема енергија ќе се ослободат (Слика 2, Б). Истото се случува и кај квантните точки (нашите кутии во овој случај). Квантните точки се наночестички направени од полупроводни материјали како што се силициум, кадмиум селенид и др. Ако ги изложиме квантните точки на енергетско поле ќе дојде до возбудување на електрони и нивно искачување на горните енергетски нивоа, за да при нивното враќање на основните енергетски нивоа дојде до ослободување на енергија. Клучот е големината на квантните точки. Доколку ја погодиме вистинската големината доаѓа до ослободување на видлива светлина. Значи квантни точки со големина од 3 nm ослободуваат сина додека пак со големина од 6 nm црвена светлина (фотоните на сината светлина содржат повеќе енергија од фотоните на црвената) (Слика 3).

Слика 2. A) Шематско прикажување на атомот. Електрони лоцирани на дискретни енергетски нивоа орбитираат околу јадрото на атомот. Б) Електрон заробен во кутија. Со смалување на кутијата се зголемува енергијата која ја поседуваат електроните.

Типична молекула на боја може да апсорбира и ослободува светлина неколку милиони пати пред да се распадне. Од друга страна пак квантните точки се подолготрајни односно апсорбираат и ослободуваат светлина многу подолго. Со други зборови, доколку барате светлосен емитер кој не умира одберете ги квантните точки. Оваа година компанијата за електроника LG ќе лансира на пазарот серија на телевизори кои ќе ја имаат имплементирано технологијата на квантните точки. Таквите телевизори би требало да имаат слика со поголема сатурација и поживи бои, звучи примамливо!

Слика 3. Квантни точки во најразлични бои добиени со внимателно подесување на големината.

Да заклучиме, макроскопски парчиња на полупроводни материјали не ослободуваат светлина освен ако се исецкани толку ситно што би ја достигнале нано скалата. Квантните точки со различна големина ослободуваат различна светлина и наоѓаат широка примена во електрониката.

Слични статии

Претходен написи
Што се случува кога клетката ќе го изгуби својот идентитет?
Следен напис
Нашето место во Млечниот пат

Напишете коментар

Вашата адреса за е-пошта нема да биде објавена. Задолжителните полиња се означени со *

Пополнете го ова поле
Пополнете го ова поле
Ве молам, внесете валидна адреса за е-пошта.

Мени

Споделете со пријателите