Нүүрстөрөгчийн цэгүүд болон квант цэгүүдийн гол ялгаа нь нүүрстөрөгчийн цэгүүд нь жижиг нүүрстөрөгчийн нано бөөмс, харин квант цэгүүд нь хагас дамжуулагч жижиг хэсгүүд байдаг.
Нүүрстөрөгчийн цэгүүд болон квант цэгүүд хоёулаа квант механикийн салбарт багтдаг. Эдгээр нь нано хэмжээний жижиг хэсгүүд юм.
Нүүрстөрөгчийн цэгүүд гэж юу вэ?
Нүүрстөрөгчийн цэгүүд нь ямар нэгэн төрлийн гадаргууг идэвхгүйжүүлэх чадвартай жижиг нүүрстөрөгчийн нано бөөмс юм. Тэдний хэмжээ 10 нм-ээс бага байна. Эдгээр цэгүүдийг анх 2004 онд нэг ханатай нүүрстөрөгчийн нано гуурсыг цэвэршүүлэх явцад санамсаргүйгээр илрүүлсэн.
Нүүрстөрөгчийн цэгүүдийн шинж чанар нь зөвхөн тэдгээрийн бүтэц, найрлагаас хамаардаг. Ихэнх тохиолдолд нүүрстөрөгчийн цэгүүдийн гадаргуу дээрх олон карбоксилын хэсгүүд нь усанд маш сайн уусах чадвар, био нийцтэй байдлыг өгдөг. Эдгээр хэсгүүд нь нүүрстөрөгчийн цэгүүдийг протон дамжуулагч нано хэсгүүдийн үүргийг гүйцэтгэх хандлагатай байдаг. Түүнчлэн эдгээр тоосонцор нь янз бүрийн органик, полимер, органик бус эсвэл биологийн материалын хамт химийн өөрчлөлт, гадаргууг идэвхгүйжүүлэхэд тохиромжтой.
Нүүрстөрөгчийн цэгүүдийг нэгтгэх хоёр арга байдаг. Энэ хоёр нь "дээрээс доош" арга ба "доороос дээш" арга юм. Бид химийн, цахилгаан химийн болон физикийн техникээр эдгээр процессоор нүүрстөрөгчийн цэгүүдийг гаргаж чадна.
Зураг 01: Өөр өөр эх сурвалжаас бэлтгэсэн нүүрстөрөгчийн цэгүүд
“Дээрээс доош” арга нь том нүүрстөрөгчийн бүтцийг (жишээ нь: бал чулуу, нүүрстөрөгчийн нано хоолой, нано алмаз) лазераар арилгах, нумын цэнэггүйдэл болон цахилгаан химийн аргыг ашиглан нүүрстөрөгчийн цэгүүд болгон задлах явдал юм.
Нүүрстөрөгчийн цэг үйлдвэрлэх "доороос дээш" арга нь нүүрс ус, цитрат, полимер цахиурын нанокомпозит зэрэг жижиг прекурсоруудыг агуулдаг. Эдгээр эх үүсвэрүүд нь гидротермаль/солвотермаль эмчилгээ, дэмжигдсэн синтетик болон богино долгионы нийлэг аргаар дамждаг.
Квантын цэгүүд гэж юу вэ?
Квантын цэгүүд нь квант механикийн дагуу том бөөмсөөс ялгаатай оптик болон электрон шинж чанартай, нанометрийн масштабтай жижиг хагас дамжуулагч хэсгүүд юм. Хэрэв бид хэт ягаан туяаны гэрлийн дор квант цэгүүдийг ажиглавал квант цэг дэх электрон илүү их энергитэй төлөвт шилжих хандлагатай байдаг. Энэ процесс нь хагас дамжуулагч квант цэгийн хувьд электрон валантын зурвасаас дамжуулалтын зурвас руу шилжихтэй тохирч байна. Дараа нь өдөөгдсөн электрон нь гэрлийн ялгаруулалтаар энергиэ ялгаруулж валентын зурваст буцаж орж болно. Энэ гэрлийн ялгаруулалтыг фотолюминесценц гэж нэрлэдэг бөгөөд бид үүнийг дараах байдлаар дүрсэлж болно:
Зураг 02: Өөр өөр хэмжээтэй квант цэгүүдээс өөр өнгө өгдөг квант цэгүүдийн фотолюминесценц
Ихэвчлэн квант цэгүүдийн шинж чанар нь их хэмжээний хагас дамжуулагч ба салангид атом эсвэл молекулуудын шинж чанартай байдаг. Түүнчлэн квант цэгүүдийн оптоэлектроник шинж чанар нь хэмжээ, хэлбэрийн аль алиных нь функцээр өөрчлөгддөг. Ихэвчлэн том квант цэгүүд урт долгионы уртыг ялгаруулдаг бөгөөд эдгээр квант цэгүүдээс ялгарах өнгө нь улбар шараас улаан хүртэл байдаг. Үүний эсрэгээр жижиг квант цэгүүд нь богино долгионы уртыг ялгаруулж, цэнхэр, ногоон гэх мэт өнгө үүсгэдэг. Гэсэн хэдий ч квант цэгийн яг найрлагаас хамааран өнгө нь өөр өөр байж болохыг бид ажиглаж болно.
Квантын цэгүүдийн гол хэрэглээнд нэг электрон транзистор үйлдвэрлэл, нарны зайны үйлдвэрлэл, LED үйлдвэрлэл, нэг фотоны эх үүсвэр, квант тооцоолол, эсийн биологийн судалгаа, микроскоп, эмнэлгийн дүрслэл орно.
Нүүрстөрөгчийн цэгүүд ба квант цэгүүдийн хооронд ямар ялгаа байдаг вэ?
Нүүрстөрөгчийн цэгүүд болон квант цэгүүдийн гол ялгаа нь нүүрстөрөгчийн цэгүүд нь жижиг нүүрстөрөгчийн нано бөөмс, харин квант цэгүүд нь хагас дамжуулагч жижиг хэсгүүд байдаг. Нүүрстөрөгчийн цэгүүдийг био дүрслэл, мэдрэгч, эм дамжуулах, катализ, оптроник гэх мэт ажилд ашигладаг бол квант цэгийг нэг электрон транзистор үйлдвэрлэх, нарны зай үйлдвэрлэх, LED үйлдвэрлэл, нэг фотоны эх үүсвэр, квант тооцоолол, эсийн биологийн судалгаа, микроскопи, эмнэлгийн дүрслэл.
Дараах инфографик нь нүүрстөрөгчийн цэгүүд болон квант цэгүүдийн ялгааг хүснэгт хэлбэрээр жагсаасан болно.
Хураангуй – Нүүрстөрөгчийн цэгүүд ба квант цэгүүд
Нүүрстөрөгчийн цэгүүд болон квант цэгүүд нь квант механикийн салбарт ордог. Эдгээр нь нано хэмжээний жижиг хэсгүүд юм. Нүүрстөрөгчийн цэгүүд болон квант цэгүүдийн гол ялгаа нь нүүрстөрөгчийн цэгүүд нь жижиг нүүрстөрөгчийн нано бөөмс, харин квант цэгүүд нь хагас дамжуулагч жижиг хэсгүүд юм.
