Ključna razlika između ugljeničnih tačaka i kvantnih tačaka je u tome što su ugljenične tačke male ugljenične nanočestice, dok su kvantne tačke male poluprovodničke čestice.
I ugljenične i kvantne tačke spadaju u polje kvantne mehanike. Ovo su male čestice nanorazmjere.
Šta su karbonske tačke?
Ugljenične tačke su male ugljenične nanočestice koje imaju neki oblik površinske pasivacije. Njihova veličina je manja od 10 nm. Ove tačke su prvi put otkrivene 2004. slučajno kroz pročišćavanje jednozidnih ugljeničnih nanocevi.
Svojstva ugljeničnih tačaka isključivo zavise od njihove strukture i sastava. U većini slučajeva, mnogi karboksilni dijelovi na površini ugljičnih tačaka daju odličnu topljivost u vodi i biokompatibilnost. Ovi dijelovi imaju tendenciju da omoguće ugljičnim tačkama da služe kao nanočestice koje provode proton. Štaviše, ove čestice su pogodne za hemijsku modifikaciju i površinsku pasivizaciju uz razne organske, polimerne, neorganske ili biološke materijale.
Postoje dvije metode sinteze ugljičnih tačaka. Ta dva su metoda “od vrha prema dolje” i “odozdo prema gore”. Možemo postići proizvodnju ugljičnih tačaka kroz ove procese pomoću hemijskih, elektrohemijskih i fizičkih tehnika.
Slika 01: Ugljične tačke pripremljene iz različitih izvora
Metoda “od vrha prema dolje” uključuje razbijanje velikih ugljičnih struktura (npr. grafita, ugljičnih nanocijevi i nanodijamanta) u ugljične tačke uz korištenje laserske ablacije, lučnog pražnjenja i elektrohemijske metode.
Metoda proizvodnje ugljeničnih tačaka „odozdo prema gore“uključuje male prekursore kao što su ugljeni hidrati, citrati i nanokompoziti polimera silicijum dioksida. Ovi izvori prolaze kroz hidrotermalni/solvotermalni tretman, podržane sintetičke i mikrovalne sintetičke rute.
Šta su kvantne tačke?
Kvantne tačke su male poluprovodničke čestice na nanometarskoj skali, koje imaju optička i elektronska svojstva koja se razlikuju od velikih čestica prema kvantnoj mehanici. Ako posmatramo kvantne tačke kroz osvetljenje pod UV svetlom, elektron u kvantnoj tački ima tendenciju da se pobuđuje u stanje koje ima veću energiju. Ovaj proces odgovara tranziciji elektrona iz valansnog pojasa u pojas provodljivosti kada se radi o poluvodičkoj kvantnoj tački. Tada pobuđeni elektron može pasti natrag u valentni pojas kroz oslobađanje svoje energije putem emisije svjetlosti. Ova emisija svjetlosti se zove fotoluminiscencija, a možemo je ilustrovati na sljedeći način:
Slika 02: Fotoluminiscencija kvantnih tačaka koje daju različite boje od kvantnih tačaka različitih veličina
Obično su svojstva kvantnih tačaka posredna u odnosu na svojstva masivnih poluprovodnika i diskretnih atoma ili molekula. Štaviše, optoelektronske osobine kvantnih tačaka se menjaju kao funkcija veličine i oblika. Obično velike kvantne tačke emituju duge talasne dužine, a boje koje emituju ove kvantne tačke kreću se od narandžaste do crvene. Nasuprot tome, male kvantne tačke imaju tendenciju da emituju kraće talasne dužine što dovodi do boja kao što su plava i zelena. Međutim, možemo primijetiti da boja može varirati u zavisnosti od tačnog sastava kvantne tačke.
Glavne primjene kvantnih tačaka uključuju proizvodnju tranzistora s jednim elektronom, proizvodnju solarnih ćelija, proizvodnju LED dioda, jednofotonske izvore, kvantno računanje, istraživanje biologije ćelije, mikroskopiju i medicinsko snimanje.
Koja je razlika između ugljeničnih tačaka i kvantnih tačaka?
Ključna razlika između ugljeničnih tačaka i kvantnih tačaka je u tome što su ugljenične tačke male ugljenične nanočestice, dok su kvantne tačke male poluprovodničke čestice. Ugljične tačke se koriste u bioimagingu, sensingu, isporuci lijekova, katalizi, optronici, itd., dok se kvantne tačke koriste u proizvodnji jednoelektronskih tranzistora, proizvodnji solarnih ćelija, proizvodnji LED dioda, jednofotonskim izvorima, kvantnom računarstvu, istraživanju biologije ćelije, mikroskopija i medicinsko snimanje.
Sljedeća infografika navodi razlike između karbonskih tačaka i kvantnih tačaka u obliku tabele.
Sažetak – Carbon Dots vs Quantum Dots
Ugljenične tačke i kvantne tačke spadaju u polje kvantne mehanike. To su male čestice nanorazmjere. Ključna razlika između ugljeničnih tačaka i kvantnih tačaka je u tome što su ugljenične tačke male ugljenične nanočestice, dok su kvantne tačke male poluprovodničke čestice.
