kvanttipisteiden

Kvanttipisteet ovat nanoskoossa olevia puolijohdepisteitä, joiden sähköiset ja optiset ominaisuudet määräytyvät kvantinkontekstin vuoksi. Kun partikkelin koko on niin pieni, energiatason erot muuttuvat ja emittoivan valon väri on helposti koosta riippuvainen. Tyypillinen koko on noin 2–10 nanometriä, ja tästä seuraa koon mukaan säädeltävä emitointi sekä laajasti absorboiva spektri.

Rakenne ja valmistus

Kvanttipisteitä voidaan valmistaa ydin- ja kuorirakenteina, esimerkiksi CdSe-ydin ZnS- tai CdS-kuorella. Kuori passivoi pinnan, parantaa fluoresoivaa tehokkuutta ja vakautta. Pintaan kiinnitetyt ligandid mahdollistavat liukenemisen erilaisissa liuottimissa sekä liitettävyyden biologisiin järjestelmiin. Kolloidiset syntetysismenetelmät, kuten hot-injection, antavat tarkan koon hallinnan ja toistettavuutta.

Ominaisuudet

Kvanttipisteiden optiset ominaisuudet ovat voimakkaasti koosta riippuvia: absorptio on laaja-alaista ja emittoiva väri voidaan valita koon mukaan. Niiden fotoluminesenssikvanttihyötysuhde on usein korkea, mikä tekee niistä houkuttelevia sekä tutkimukseen että sovelluksiin. Tapahtuva vilkkuminen eli emitterin tilan vaihtelu on hyvin tunnettu ilmiö ja on aktiivisen tutkimuksen kohteena, etenkin tilojen hallinnan ja vakauden parantamiseksi.

Sovellukset

Kvanttipisteitä käytetään näyttöteknologiassa ja valaistuksessa (QLED), aurinkokennoissa sekä bioimaging- ja sensorisovelluksissa. Niiden värejä ja kirkkautta voidaan hyödyntää tarkkaan värinhallintaan sekä pienikokoiseen energiatehokkuuteen.

Haasteet ja kehitys

Ympäristö- ja terveysriskit ovat merkittäviä, erityisesti kadmium-pohjaisilla kvanttipisteillä. Tutkimus suuntautuu cadmium-vapaiden vaihtoehtojen, kuten indium-fosfidi- tai hiilikdopattujen kvanttipisteiden sekä perovskite-pohjaisten ratkaisujen kehittämiseen. Pitkän aikavälin käyttö edellyttää myös parempaa stabiilisuutta, elinkaarta ja kierrätettävyyttä.