Kľúčový rozdiel medzi uhlíkovými bodkami a kvantovými bodkami je v tom, že uhlíkové bodky sú malé uhlíkové nanočastice, zatiaľ čo kvantové bodky sú malé polovodičové častice.
Uhlíkové aj kvantové bodky patria do oblasti kvantovej mechaniky. Toto sú malé nanočastice.
Čo sú uhlíkové bodky?
Uhlíkové bodky sú malé uhlíkové nanočastice, ktoré majú určitú formu povrchovej pasivácie. Ich veľkosť je menšia ako 10 nm. Tieto bodky boli prvýkrát objavené v roku 2004 náhodne pri čistení jednostenných uhlíkových nanorúrok.
Vlastnosti uhlíkových bodov závisia výlučne od ich štruktúry a zloženia. Vo väčšine prípadov mnohé karboxylové časti na povrchu uhlíkových bodov poskytujú vynikajúcu rozpustnosť vo vode a biologickú kompatibilitu. Tieto časti majú tendenciu umožniť, aby uhlíkové bodky slúžili ako nanočastice vodiace protóny. Navyše sú tieto častice vhodné na chemickú modifikáciu a pasiváciu povrchu popri rôznych organických, polymérnych, anorganických alebo biologických materiáloch.
Existujú dva spôsoby syntézy uhlíkových bodov. Tieto dve metódy sú metóda „zhora nadol“a metóda „zdola nahor“. Prostredníctvom týchto procesov môžeme dosiahnuť produkciu uhlíkových bodov pomocou chemických, elektrochemických a fyzikálnych techník.
Obrázok 01: Uhlíkové bodky pripravené z rôznych zdrojov
Metóda „zhora nadol“zahŕňa rozklad veľkých uhlíkových štruktúr (napr. grafit, uhlíkové nanorúrky a nanodiamant) na uhlíkové bodky pomocou laserovej ablácie, oblúkového výboja a elektrochemickej metódy.
Metóda výroby uhlíkových bodiek „zdola nahor“zahŕňa malé prekurzory, ako sú uhľohydráty, citráty a polymérne nanokompozity oxidu kremičitého. Tieto zdroje prechádzajú hydrotermálnou/solvotermickou úpravou, podporovanými syntetickými a mikrovlnnými syntetickými cestami.
Čo sú kvantové bodky?
Kvantové bodky sú malé polovodičové častice v nanometrovej mierke, ktoré majú optické a elektronické vlastnosti, ktoré sa líšia od veľkých častíc podľa kvantovej mechaniky. Ak pozorujeme kvantové bodky prostredníctvom osvetlenia pod UV svetlom, elektrón v kvantovej bodke má tendenciu sa excitovať do stavu s vyššou energiou. Tento proces zodpovedá prechodu elektrónu z valančného pásma do vodivostného pásma, pokiaľ ide o polovodičovú kvantovú bodku. Potom môže excitovaný elektrón klesnúť späť do valenčného pásma uvoľnením svojej energie prostredníctvom emisie svetla. Táto svetelná emisia sa nazýva fotoluminiscencia a môžeme ju ilustrovať takto:
Obrázok 02: Fotoluminiscencia kvantových bodov poskytujúcich rôzne farby z kvantových bodov s rôznymi veľkosťami
Vlastnosti kvantových bodov sú zvyčajne stredné ako vlastnosti objemových polovodičov a diskrétnych atómov alebo molekúl. Okrem toho sa optoelektronické vlastnosti kvantových bodov menia v závislosti od veľkosti a tvaru. Veľké kvantové bodky zvyčajne vyžarujú dlhé vlnové dĺžky a farby vyžarované z týchto kvantových bodiek sa pohybujú od oranžovej po červenú. Naproti tomu malé kvantové bodky majú tendenciu vyžarovať kratšie vlnové dĺžky, čo vedie k farbám, ako je modrá a zelená. Môžeme však pozorovať, že farba sa môže líšiť v závislosti od presného zloženia kvantovej bodky.
Hlavné aplikácie kvantových bodov zahŕňajú výrobu jednoelektrónových tranzistorov, výrobu solárnych článkov, výrobu LED diód, jednofotónové zdroje, kvantové výpočty, výskum bunkovej biológie, mikroskopiu a lekárske zobrazovanie.
Aký je rozdiel medzi uhlíkovými bodkami a kvantovými bodkami?
Kľúčový rozdiel medzi uhlíkovými bodkami a kvantovými bodkami je v tom, že uhlíkové bodky sú malé uhlíkové nanočastice, zatiaľ čo kvantové bodky sú malé polovodičové častice. Uhlíkové bodky sa používajú pri biologickom zobrazovaní, snímaní, dodávaní liekov, katalýze, optronike atď., Zatiaľ čo kvantové bodky sa používajú pri výrobe jednoelektrónových tranzistorov, výrobe solárnych článkov, výrobe LED diód, jednofotónových zdrojoch, kvantových výpočtoch, výskume bunkovej biológie, mikroskopia a lekárske zobrazovanie.
Nasledujúca infografika uvádza rozdiely medzi uhlíkovými a kvantovými bodkami v tabuľkovej forme.
Summary – Carbon Dots vs Quantum Dots
Uhlíkové a kvantové bodky patria do oblasti kvantovej mechaniky. Sú to malé nanočastice. Kľúčový rozdiel medzi uhlíkovými bodkami a kvantovými bodkami je v tom, že uhlíkové bodky sú malé uhlíkové nanočastice, zatiaľ čo kvantové bodky sú malé polovodičové častice.
