Τι είναι μια κβαντική κουκκίδα;

Μια κβαντική κουκκίδα είναι ένα σωματίδιο που έχει κατά προσέγγιση μέγεθος ενός νανομετρικού που έχει τις ιδιότητες οθόνης ενός ημιαγωγού.Ένας ημιαγωγός είναι ένα στερεό υλικό που διαθέτει κάποια ποσότητα ηλεκτρικής αγωγιμότητας.Το πυρίτιο είναι ένα από τα πιο δημοφιλή υλικά που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία κβαντικής κουκκίδας.

Το μέγεθος της κβαντικής κουκκίδας, ένα δισεκατομμύριο ενός μετρητή, μπορεί να προκαλέσει την εμφάνιση ασυνήθιστων ιδιοτήτων που δεν υπάρχουν σε μεγαλύτερα δείγματα υλικού ημιαγωγού.Αυτές οι ιδιότητες θα μπορούσαν να έχουν κάποια οφέλη για τον άνθρωπο, συμπεριλαμβανομένων, αλλά όχι περιοριστικών, της παραγωγής ενέργειας και φωτός.Σε αντίθεση με ορισμένες μορφές νανοτεχνολογίας, η κβαντική κουκκίδα δεν είναι θεωρητική.Έχει δημιουργηθεί σε πραγματικό περιβάλλον.

Το κλειδί για την κβαντική κουκκίδα είναι στα ηλεκτρόνια.Τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν μία από τις δύο ζώνες σε κρύσταλλο ενός υλικού.Παρέχοντας τα κατάλληλα ερεθίσματα, ένα ηλεκτρόνιο, ή ίσως περισσότερα από ένα, μπορούν να ενθαρρυνθούν να μετακινηθούν από τη μια μπάντα στην άλλη.Καθώς μετακινείται από τη μια μπάντα στην άλλη, δημιουργεί μια τρύπα, η οποία είναι θετικά φορτισμένη.Μαζί, η τρύπα και το ηλεκτρόνιο αναφέρονται ως exciton.

Το ηλεκτρόνιο και η τρύπα στο exciton κανονικά κρατούν την απόσταση τους μεταξύ τους.Αυτό ονομάζεται ακτίνα exciton bohr.Ωστόσο, εάν ο κρύσταλλος μειωθεί σε μέγεθος, πλήττει αυτό το κενό.Μόλις συμβεί αυτό, αλλάζει την ικανότητα του κρυστάλλου να απορροφά και να εκπέμπει ενέργεια.Σε αυτό το σημείο δημιουργείται η κβαντική κουκίδα.Διαφορετικά χρώματα μπορούν να ληφθούν με μείωση ή αύξηση του μεγέθους της κβαντικής κουκκίδας.

Η κβαντική κουκκίδα έχει διάφορες εφαρμογές.Πολλαπλές κβαντικές κουκίδες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δίοδοι εκπομπής φωτός σε οθόνες σημείων, χρώση κυττάρων για παρατήρηση της επιστήμης της ζωής, ακόμη και μελάνια που μπορούν να βοηθήσουν στην εντοπισμό παραποιήσεων.Μια άλλη εφαρμογή ασφαλείας που θα μπορούσε σύντομα να πραγματοποιηθεί είναι η φωτεινή σκόνη, η οποία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση των παραβατών σε περιορισμένες περιοχές.Ορισμένες εκτιμήσεις υποδεικνύουν ότι η μεταφορά δεδομένων χρησιμοποιώντας κβαντικές κουκίδες θα μπορούσε να είναι μια εκατομμύρια φορές αύξηση σε σχέση με τις τυπικές συνδέσεις Ethernet.

Ενώ αυτές είναι μερικές από τις εφαρμογές αιχμής, υπάρχουν και πιο κοσμικές.Οι κβαντικές κουκίδες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως πηγή φωτός στα κτίρια ή ακόμα και ως φωτισμός για οθόνες υπολογιστών.