Süsinikupunktide ja kvantpunktide peamine erinevus seisneb selles, et süsinikupunktid on väikesed süsiniku nanoosakesed, samas kui kvantpunktid on väikesed pooljuhtosakesed.
Nii süsinik- kui ka kvantpunktid kuuluvad kvantmehaanika valdkonda. Need on väikesed nanomõõtmelised osakesed.
Mis on süsinikutäpid?
Süsinikutäpid on väikesed süsiniku nanoosakesed, millel on mingisugune pinna passiveerimine. Nende suurus on alla 10 nm. Need täpid avastati esmakordselt 2004. aastal juhuslikult ühe seinaga süsinik-nanotorude puhastamise teel.
Süsinikutäppide omadused sõltuvad ainult nende struktuurist ja koostisest. Enamasti tagavad paljud süsinikutäppide pinnal olevad karboksüülrühmad suurepärase vees lahustuvuse ja biosobivuse. Need osad kalduvad võimaldama süsinikupunktidel toimida prootonit juhtivate nanoosakestena. Lisaks sobivad need osakesed keemiliseks muutmiseks ja pinna passiveerimiseks koos erinevate orgaaniliste, polümeersete, anorgaaniliste või bioloogiliste materjalidega.
Süsinikupunktide sünteesimiseks on kaks meetodit. Need kaks on "ül alt-alla" meetod ja " alt-üles" meetod. Nende protsesside abil saame saavutada süsinikupunktide tekke keemiliste, elektrokeemiliste ja füüsikaliste tehnikate abil.
Joonis 01: Erinevatest allikatest valmistatud süsinikutäpid
Ült-alla meetod hõlmab suurte süsinikustruktuuride (nt grafiit, süsiniknanotorud ja nanoteemant) lammutamist süsinikupunktideks laserablatsiooni, kaarlahenduse ja elektrokeemilise meetodi abil.
Süsinikupunktide tootmise „ alt-üles” meetod hõlmab väikseid lähteaineid, nagu süsivesikud, tsitraat ja polümeerse ränidioksiidi nanokomposiidid. Neid allikaid töödeldakse hüdrotermiliselt/solvotermiliselt, toetatakse sünteesi ja mikrolaineahjusünteesi.
Mis on kvantpunktid?
Kvantpunktid on nanomeetri skaalal väikesed pooljuhtosakesed, mille optilised ja elektroonilised omadused erinevad suurtest osakestest vastav alt kvantmehaanikale. Kui vaatleme kvantpunkte läbi UV-valguse valguse, kipub kvantpunktis olev elektron ergastama kõrgema energiaga olekusse. See protsess vastab pooljuhtiva kvantpunkti puhul elektroni üleminekule valantsrib alt juhtivusribale. Seejärel võib ergastatud elektron langeda tagasi valentsribale, vabastades oma energiat valguse emissiooni kaudu. Seda valguse emissiooni nimetatakse fotoluminestsentsiks ja me saame seda illustreerida järgmiselt:
Joonis 02: Kvantpunktide fotoluminestsents, mis annavad erinevaid värve kui erineva suurusega kvantpunktid
Tavaliselt on kvantpunktide omadused keskmised pooljuhtide ja diskreetsete aatomite või molekulide omadustest. Veelgi enam, kvantpunktide optoelektroonilised omadused muutuvad nii suuruse kui ka kuju funktsioonina. Tavaliselt kiirgavad suured kvantpunktid pikki lainepikkusi ja nendest kvantpunktidest kiirgavad värvid ulatuvad oranžist punaseni. Seevastu väikesed kvantpunktid kipuvad kiirgama lühemaid lainepikkusi, tekitades värve nagu sinine ja roheline. Siiski võime täheldada, et värv võib varieeruda sõltuv alt kvantpunkti täpsest koostisest.
Kvantpunktide peamised rakendused hõlmavad üheelektroniliste transistorite tootmist, päikesepatareide tootmist, LED-ide tootmist, ühe footoni allikaid, kvantarvutust, rakubioloogia uuringuid, mikroskoopiat ja meditsiinilist pildistamist.
Mis vahe on süsinik- ja kvantpunktidel?
Süsinikupunktide ja kvantpunktide peamine erinevus seisneb selles, et süsinikupunktid on väikesed süsiniku nanoosakesed, samas kui kvantpunktid on väikesed pooljuhtosakesed. Süsinikupunkte kasutatakse biopildistamisel, sensoritel, ravimite kohaletoimetamisel, katalüüsil, optoonikas jne, samas kui kvantpunkte kasutatakse üheelektroniliste transistorite tootmises, päikesepatareide tootmises, LED-ide tootmises, ühe footoni allikates, kvantarvutuses, rakubioloogia uuringutes, mikroskoopia ja meditsiiniline pildistamine.
Järgmine infograafik loetleb süsiniku- ja kvantpunktide vahelised erinevused tabeli kujul.
Kokkuvõte – süsinikupunktid vs kvantpunktid
Süsinikupunktid ja kvantpunktid kuuluvad kvantmehaanika valdkonda. Need on väikesed nanomõõtmelised osakesed. Peamine erinevus süsinikupunktide ja kvantpunktide vahel on see, et süsinikupunktid on väikesed süsiniku nanoosakesed, samas kui kvantpunktid on väikesed pooljuhtosakesed.
