kvantpontit

Kvantpontit, eli kvanttipisteet, ovat noin 2–10 nanometrin kokoisia puolijohde-nanokiteitä, joissa kolmen suunnan kvanttikonfinementti tuottaa diskreetit energiatasot. Ytimen ympärillä voi olla kuori, ja yleisiä materiaaliehdokkaita ovat CdSe/CdS, CdSe/ZnS sekä muut Cd- tai InP-pohjaiset rakenteet. Koostumus ja koko määrittävät suurin piirtein niiden optiset ominaisuudet, erityisesti emittoinnin aallonpituuden.

Kvantpontteja valmistetaan yleisesti kolloidisesti, esimerkiksi lämpötilanohjatuilla synteesireaktioilla ja reagenssien hallinnoimalla ligandoitumisella. Core/shell- rakenteet (esim. CdSe ytimen kuori CdS tai ZnS) parantavat fluoresenssia, stabiilisuutta ja ympäristöystävällisyyttä sekä vähentävät ei-toivottuja tappioita. Kvanttipisteet ovat helposti dispersoitavissa liuoksissa, mikä mahdollistaa niiden käyttämisen useissa ratkaisu- ja pintakäsittelymenetelmissä.

Optisesti kvantpontit tarjoavat laajan absorptioalueen ja erittäin kapean, koolla säädettävän emissoinnin, mikä mahdollistaa tarkan värinhallinnan. Emissioa säädetään lähinnä ytimen koon ja koostumuksen avulla: pienemmät dotit emittoivat sinertävää ja suuremmat punertavaa valoa. Ne tunnetaan korkeasta fluoresenssikvontista sekä vakaasta spektristä, mikä on hyödyllistä sekä näyttö- ja valaistusintegraatioissa että bioimagingissa.

Sovellukset kattavat kvanttipisteteledynamiikan (QD-LED, QLED-televisiot), näytöt ja valaistusratkaisut sekä kvanttipisteiden käytöt aurinkokennoissa ja biologisessa kuvantamisessa. Haasteina ovat cadmium-pohjaisten QD:iden ympäristö- ja terveysriskit sekä sääntelyt, mikä on lisännyt tutkimusta kadmiumvapaiden vaihtoehtojen kuten InP-pohjaisten ja perovskite- QD:iden kehittämiseksi. Blink- ilmiö ja surface-trap-tasot ovat lisäksi tutkimuksen kohteita parantavan suorituskykyä.