Ključna razlika između ugljikovih točaka i kvantnih točaka je u tome što su ugljikove točke male nanočestice ugljika, dok su kvantne točke male čestice poluvodiča.
I ugljikove točke i kvantne točke spadaju u polje kvantne mehanike. Ovo su male čestice nanomjere.
Što su Carbon Dots?
Ugljične točke male su nanočestice ugljika koje imaju neki oblik površinske pasivizacije. Njihova veličina je manja od 10 nm. Ove su točkice prvi put otkrivene 2004. godine slučajno kroz pročišćavanje ugljikovih nanocijevi s jednom stijenkom.
Svojstva karbonskih točaka ovise isključivo o njihovoj strukturi i sastavu. U većini slučajeva mnogi karboksilni dijelovi na površini karbonskih točaka daju izvrsnu topljivost u vodi i biokompatibilnost. Ti dijelovi nastoje dopustiti ugljikovim točkama da služe kao nanočestice koje provode proton. Štoviše, ove su čestice prikladne za kemijsku modifikaciju i površinsku pasivizaciju uz razne organske, polimerne, anorganske ili biološke materijale.
Postoje dvije metode sinteze karbonskih točaka. Te dvije su metoda "odozgo prema dolje" i metoda "odozdo prema gore". Ovim procesima pomoću kemijskih, elektrokemijskih i fizičkih tehnika možemo postići proizvodnju karbonskih točaka.
Slika 01: Karbonske točke pripremljene iz različitih izvora
Metoda “odozgo prema dolje” uključuje razbijanje velikih ugljikovih struktura (npr. grafita, ugljikovih nanocijevi i nanodijamanta) u ugljikove točke uz upotrebu laserske ablacije, lučnog pražnjenja i elektrokemijske metode.
Metoda "odozdo prema gore" proizvodnje ugljikovih točaka uključuje male prekursore kao što su ugljikohidrati, citrat i nanokompoziti polimera silicija. Ovi izvori prolaze kroz hidrotermalnu/solvotermalnu obradu, podržane sintetske i mikrovalne sintetske rute.
Što su kvantne točke?
Kvantne točke su male poluvodičke čestice na nanometarskoj skali, koje imaju optička i elektronička svojstva koja se prema kvantnoj mehanici razlikuju od velikih čestica. Ako promatramo kvantne točke kroz osvjetljenje pod UV svjetlom, elektron u kvantnoj točki nastoji se pobuditi u stanje koje ima veću energiju. Ovaj proces odgovara prijelazu elektrona iz valentne vrpce u vrpcu vodljivosti kada je u pitanju poluvodička kvantna točka. Zatim se pobuđeni elektron može vratiti natrag u valentni pojas oslobađanjem svoje energije putem emisije svjetlosti. Ova emisija svjetlosti naziva se fotoluminiscencija, a možemo je ilustrirati na sljedeći način:
Slika 02: Fotoluminiscencija kvantnih točaka koja daje različite boje od kvantnih točaka različitih veličina
Obično su svojstva kvantnih točaka srednja u odnosu na svojstva masovnih poluvodiča i diskretnih atoma ili molekula. Štoviše, optoelektronička svojstva kvantnih točaka mijenjaju se ovisno o veličini i obliku. Tipično, velike kvantne točke emitiraju duge valne duljine, a boje koje emitiraju te kvantne točke kreću se od narančaste do crvene. Nasuprot tome, male kvantne točke imaju tendenciju emitiranja kraćih valnih duljina što dovodi do boja poput plave i zelene. Međutim, možemo uočiti da boja može varirati ovisno o točnom sastavu kvantne točke.
Glavne primjene kvantnih točaka uključuju proizvodnju tranzistora s jednim elektronom, proizvodnju solarnih ćelija, proizvodnju LED dioda, izvore s jednim fotonom, kvantno računalstvo, istraživanje stanične biologije, mikroskopiju i medicinsko snimanje.
Koja je razlika između karbonskih točaka i kvantnih točaka?
Ključna razlika između ugljikovih točaka i kvantnih točaka je u tome što su ugljikove točke male nanočestice ugljika, dok su kvantne točke male čestice poluvodiča. Ugljične točke koriste se u bioslikanju, senzorima, isporuci lijekova, katalizi, optronici itd., dok se kvantne točke koriste u proizvodnji tranzistora s jednim elektronom, proizvodnji solarnih ćelija, proizvodnji LED dioda, izvorima s jednim fotonom, kvantnom računalstvu, istraživanju stanične biologije, mikroskopija i medicinsko snimanje.
Sljedeća infografika prikazuje razlike između karbonskih točaka i kvantnih točaka u obliku tablice.
Sažetak – Carbon Dots vs Quantum Dots
Ugljične točke i kvantne točke spadaju u polje kvantne mehanike. To su male čestice nanomjere. Ključna razlika između ugljikovih točaka i kvantnih točaka je u tome što su ugljikove točke male nanočestice ugljika, dok su kvantne točke male čestice poluvodiča.
