النقاط الكمومية

📅 آخر تحديث: ٢١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 18 صور
الموسوعة الحرة

نقاط كمومية غروانية مُشعَّعة بضوء فوق بنفسجي. تُصدر النقاط الكمومية ذات الأحجام المختلفة ألوانًا مختلفة من الضوء نتيجةً للحصر الكمومي .

النقاط الكمومية ( QDs ) أو البلورات النانوية لأشباه الموصلات هي جسيمات شبه موصلة يبلغ حجمها بضعة نانومترات، وتتميز بخصائص بصرية وإلكترونية تختلف عن خصائص الجسيمات الأكبر حجمًا، وذلك بفضل التأثيرات الكمومية . تُعدّ هذه النقاط موضوعًا محوريًا في تكنولوجيا النانو وعلوم المواد . عند إضاءة نقطة كمومية بضوء فوق بنفسجي ، يمكن إثارة إلكترون فيها إلى حالة طاقة أعلى. في حالة النقطة الكمومية شبه الموصلة ، تتوافق هذه العملية مع انتقال الإلكترون من نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل . يمكن للإلكترون المُثار أن يعود إلى نطاق التكافؤ، مُطلقًا طاقته على شكل ضوء. يوضح الشكل على اليمين انبعاث هذا الضوء ( التألق الضوئي ). يعتمد لون هذا الضوء على فرق الطاقة بين مستويات الطاقة المنفصلة للنقطة الكمومية في نطاق التوصيل ونطاق التكافؤ .

بمعنى آخر، يمكن تعريف النقطة الكمومية بأنها بنية على أشباه الموصلات قادرة على حصر الإلكترونات في ثلاثة أبعاد، مما يتيح إمكانية تحديد مستويات طاقة منفصلة. النقاط الكمومية عبارة عن بلورات متناهية الصغر يمكنها أن تتصرف كذرات منفردة، ويمكن التحكم في خصائصها. [ 1 ]

تُحصر المواد النانوية ذات الخصائص شبه الموصلة الإلكترونات أو الفجوات الإلكترونية بإحكام . ويشبه هذا الحصر نموذج الجسيم ثلاثي الأبعاد داخل صندوق . وتتوافق خصائص امتصاص وانبعاث النقاط الكمومية مع الانتقالات بين مستويات الطاقة المنفصلة المسموح بها ميكانيكيًا كميًا داخل الصندوق، والتي تُذكّر بالأطياف الذرية. ولهذه الأسباب، يُشار أحيانًا إلى النقاط الكمومية بالذرات الاصطناعية ، [ 2 ] مع التركيز على حالاتها الإلكترونية المقيدة والمنفصلة ، ​​مثل الذرات أو الجزيئات الموجودة في الطبيعة . [ 3 ] [ 4 ] وقد ثبت أن الدوال الموجية الإلكترونية في النقاط الكمومية تُشابه تلك الموجودة في الذرات الحقيقية. [ 5 ]

تتمتع النقاط الكمومية بخصائص متوسطة بين أشباه الموصلات الصلبة والذرات أو الجزيئات المنفصلة. وتتغير خصائصها الكهروضوئية تبعًا لحجمها وشكلها. [ 6 ] [ 7 ]  تُصدر النقاط الكمومية الأكبر حجمًا (قطرها 5-6 نانومتر) أطوال موجية أطول ، بألوان مثل البرتقالي أو الأحمر. بينما  تُصدر النقاط الكمومية الأصغر حجمًا (2-3 نانومتر) أطوال موجية أقصر، بألوان مثل الأزرق والأخضر. [ 8 ] وتعتمد طاقة الانبعاث النوعية للنقطة الكمومية على أبعادها، وطاقة فجوة النطاق ، وكتلة الإلكترون المُثار الفعالة، وكتلة الفجوة المُثارة الفعالة. [ 9 ]

تشمل التطبيقات المحتملة للنقاط الكمومية ترانزستورات الإلكترون المفرد ، والخلايا الشمسية ، ومصابيح LED ، والليزر ، [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] ومصادر الفوتون المفرد ، [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] وتوليد التوافقي الثاني ، والحوسبة الكمومية ، [ 16 ] وأبحاث بيولوجيا الخلية، [ 17 ] والمجهر ، [ 18 ] والتصوير الطبي . [ 19 ] يسمح صغر حجمها بتعليق بعض النقاط الكمومية في المحلول، مما قد يؤدي إلى استخدامها في الطباعة النفاثة للحبر والطلاء بالدوران . [ 20 ] وقد استُخدمت في أغشية لانغمير-بلودجيت الرقيقة . [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] تُسفر تقنيات المعالجة هذه عن طرق تصنيع أشباه الموصلات بتكلفة أقل ووقت أقصر .

هياكل النواة/الغلاف وهياكل النواة/الغلاف المزدوج

تُغطى النقاط الكمومية عادةً بروابط عضوية (عادةً ما تكون ذات سلاسل هيدروكربونية طويلة، مثل حمض الأوليك) للتحكم في نموها، ومنع تكتلها، وتعزيز تشتتها في المحلول. [ 24 ] مع ذلك، قد تؤدي هذه الطلاءات العضوية إلى إعادة تركيب غير إشعاعي بعد توليد الضوء، ما يعني أن حاملات الشحنة المتولدة قد تتبدد دون انبعاث فوتونات (على سبيل المثال، عبر الفونونات أو احتجازها في حالات العيوب)، الأمر الذي يقلل من مردود الكم الفلوري، أو كفاءة تحويل الفوتونات الممتصة إلى فلورة منبعثة. [ 25 ] ولمعالجة هذه المشكلة، يمكن تنمية طبقة شبه موصلة تحيط بنواة النقطة الكمومية. وبناءً على فجوات الطاقة لمواد النواة والقشرة، يمكن ضبط الخصائص الفلورية للبلورات النانوية. علاوة على ذلك، يمكن أن يؤثر تعديل سماكة كل طبقة من الطبقات والحجم الكلي للنقاط الكمومية على طول موجة الانبعاث الضوئي - إذ يميل تأثير الحصر الكمومي إلى إزاحة طيف الانبعاث نحو الأزرق مع انخفاض حجم النقطة الكمومية. [ 26 ] توجد أربع فئات رئيسية من البنى غير المتجانسة للنقاط الكمومية: النوع الأول، والنوع الأول المعكوس، والنوع الثاني، والنوع الثاني المعكوس. [ 27 ]

تتكون النقاط الكمومية من النوع الأول من لب شبه موصل مغلف بمادة شبه موصلة أخرى ذات فجوة طاقة أكبر، مما يُخمل مواقع إعادة التركيب غير الإشعاعي على سطح النقاط الكمومية ويُحسّن المردود الكمومي . أما النقاط الكمومية المعكوسة من النوع الأول، فلها طبقة شبه موصلة ذات فجوة طاقة أصغر، مما يؤدي إلى عدم تمركز حاملات الشحنة في الغلاف. بالنسبة للنقاط الكمومية من النوع الثاني والنوع الثاني المعكوس، يقع نطاق التوصيل أو نطاق التكافؤ للّب ضمن فجوة طاقة الغلاف، مما قد يؤدي إلى فصل مكاني لحاملات الشحنة بين اللب والغلاف. [ 27 ] في جميع هذه الأنظمة ذات اللب/الغلاف، قد يؤدي ترسيب الطبقة الخارجية إلى عدم تطابق محتمل في الشبكة البلورية، مما قد يحد من إمكانية تنمية غلاف سميك دون التأثير سلبًا على أداء التألق الضوئي.

أحد أسباب انخفاض الأداء يُعزى إلى الإجهاد الفيزيائي الواقع على الشبكة البلورية. في حالة مقارنة النقاط الكمومية ZnSe/ZnS (النوع الأول) وZnSe/CdS (النوع الثاني)، قورن قطر لب ZnSe غير المغطى (المُقاس باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ ) بقطر اللب المغطى (المحسوب باستخدام نموذج تقريب الكتلة الفعالة) [مصدر إجهاد الشبكة البلورية] لفهم تأثير إجهاد اللب والقشرة بشكل أفضل. [ 28 ] وُجد أن البنى غير المتجانسة من النوع الأول تُحدث إجهادًا ضاغطًا وتضغط على اللب، بينما تُؤدي البنى غير المتجانسة من النوع الثاني إلى شد اللب تحت تأثير إجهاد الشد. [ 28 ] نظرًا لأن خصائص التألق الضوئي للنقاط الكمومية تتحدد بحجم البلورات النانوية، فإن التغيرات المُستحثة في أبعاد النواة يمكن أن تؤدي إلى انزياح في طول موجة الانبعاث، مما يُثبت بشكل أكبر سبب ضرورة وجود طبقة وسيطة من أشباه الموصلات لتصحيح عدم تطابق الشبكة وتحسين المردود الكمومي. [ 29 ]

أحد هذه الأنظمة ذات النواة/الغلاف المزدوج هو بلورة CdSe/ZnSe/ZnS النانوية. [ 29 ] في دراسة قارنت بين بلورات CdSe/ZnS وCdSe/ZnSe النانوية، وُجد أن الأولى تتمتع بكفاءة إضاءة ضوئية تبلغ 84% من الثانية، وذلك بسبب عدم تطابق الشبكة البلورية. لدراسة نظام الغلاف المزدوج، بعد تصنيع بلورات CdSe النانوية الأساسية، طُليت بطبقة من ZnSe قبل الغلاف الخارجي ZnS، مما أدى إلى تحسين كفاءة التألق بنسبة 70%. علاوة على ذلك، وُجد أن الطبقتين الإضافيتين تُحسّنان مقاومة البلورات النانوية للأكسدة الضوئية، والتي قد تُساهم في تدهور أطياف الانبعاث.

يُعدّ تطبيق تقنيات التخميل السطحي على هذه الأنظمة ذات النواة/الغلاف المزدوج إجراءً قياسيًا أيضًا . وكما ذُكر سابقًا، يُعدّ حمض الأوليك أحد الروابط العضوية المستخدمة لتعزيز استقرار الغرويات والتحكم في نمو البلورات النانوية، بل ويمكن استخدامه لبدء جولة ثانية من تبادل الروابط وتفعيل السطح. [ 24 ] [ 30 ] مع ذلك، ونظرًا للتأثير السلبي للروابط العضوية على كفاءة التألق الضوئي، أُجريت دراسات إضافية للحصول على نقاط كمومية غير عضوية بالكامل. في إحدى هذه الدراسات، تمّ تصنيع بلورات نانوية غير عضوية شديدة التألق (ILANs) عبر عملية تبادل روابط استُبدلت فيها أملاح معدنية بروابط حمض الأوليك، ووُجد أن لها عوائد كمية للتألق الضوئي مماثلة لتلك الموجودة في النقاط الكمومية الحمراء والخضراء. [ 24 ]

إنتاج

نقاط كمومية ذات انبعاث متدرج من البنفسجي إلى الأحمر الداكن

توجد عدة طرق لتصنيع النقاط الكمومية. وتشمل الطرق الممكنة التخليق الغرواني، والتجميع الذاتي ، والبوابات الكهربائية.

التخليق الغرواني

تُصنّع بلورات أشباه الموصلات النانوية الغروية من محاليل، على غرار العمليات الكيميائية التقليدية . ويكمن الاختلاف الرئيسي في أن المنتج لا يترسب ككتلة صلبة ولا يبقى ذائبًا. [ 6 ] عند تسخين المحلول إلى درجة حرارة عالية، تتحلل المواد الأولية مكونةً مونومرات، والتي بدورها تتشكل لتكوين البلورات النانوية. تُعدّ درجة الحرارة عاملًا حاسمًا في تحديد الظروف المثلى لنمو البلورات النانوية. يجب أن تكون مرتفعة بما يكفي للسماح بإعادة ترتيب الذرات وتماسكها أثناء عملية التصنيع، وفي الوقت نفسه منخفضة بما يكفي لتعزيز نمو البلورات. يُعدّ تركيز المونومرات عاملًا حاسمًا آخر يجب التحكم فيه بدقة أثناء نمو البلورات النانوية. يمكن أن تحدث عملية نمو البلورات النانوية في نظامين مختلفين: "التركيز" و"عدم التركيز". عند تركيزات المونومرات العالية ، يكون الحجم الحرج (الحجم الذي لا تنمو عنده البلورات النانوية ولا تنكمش) صغيرًا نسبيًا، مما يؤدي إلى نمو جميع الجسيمات تقريبًا. في هذا النظام، تنمو الجسيمات الأصغر حجمًا أسرع من الجسيمات الأكبر (لأن البلورات الأكبر حجمًا تحتاج إلى ذرات أكثر للنمو من البلورات الأصغر)، مما يؤدي إلى تركيز توزيع الحجم ، وبالتالي توزيع غير متجانس للجسيمات أحادية التشتت تقريبًا. يكون تركيز الحجم مثاليًا عندما يُحافظ على تركيز المونومر بحيث يكون متوسط ​​حجم البلورات النانوية الموجودة دائمًا أكبر قليلًا من الحجم الحرج. بمرور الوقت، يتناقص تركيز المونومر، ويصبح الحجم الحرج أكبر من متوسط ​​الحجم الموجود، ويتلاشى تركيز التوزيع . توجد طرق غروانية لإنتاج العديد من أشباه الموصلات المختلفة. تُصنع النقاط النموذجية من مركبات ثنائية مثل كبريتيد الرصاص ، وسيلينيد الرصاص ، وسيلينيد الكادميوم ، وكبريتيد الكادميوم ، وتيلوريد الكادميوم ، وأرسينيد الإنديوم ، وفوسفيد الإنديوم . يمكن أيضًا صنع النقاط من مركبات ثلاثية مثل كبريتيد سيلينيد الكادميوم. علاوة على ذلك، فقد تحققت مؤخرًا تطوراتٌ تسمح بتصنيع النقاط الكمومية الغروانية من البيروفسكايت . [ 31 ] يمكن أن تحتوي هذه النقاط الكمومية على ما بين 100 إلى 100,000 ذرة فقط ضمن حجمها، بقطر يتراوح بين 10 و50 ضعف قطر الذرة. وهذا يعادل حوالي 2 إلى 10 نانومترات ، وعند  قطر 10 نانومترات،  يمكن رصّ ما يقرب من 3 ملايين نقطة كمومية جنبًا إلى جنب، بحيث تتسع ضمن عرض إبهام الإنسان.

صورة مثالية لجسيم نانوي غرواني من كبريتيد الرصاص (سيلينيد) مع تخميل كامل بواسطة حمض الأوليك، وأوليل أمين، وروابط الهيدروكسيل (الحجم ≈5  نانومتر)

يمكن تصنيع كميات كبيرة من النقاط الكمومية باستخدام التخليق الغرواني . وبفضل هذه الإمكانية للتوسع وسهولة ظروف المختبر ، تُعدّ طرق التخليق الغرواني واعدة للتطبيقات التجارية.

التخليق البلازمي

تطورت عملية التخليق بالبلازما لتصبح إحدى أكثر الطرق شيوعًا في الطور الغازي لإنتاج النقاط الكمومية، لا سيما تلك التي تحتوي على روابط تساهمية. [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] على سبيل المثال، تم تخليق نقاط كمومية من السيليكون والجرمانيوم باستخدام البلازما غير الحرارية . ويمكن التحكم في حجم وشكل وسطح وتركيب النقاط الكمومية في البلازما غير الحرارية. [ 35 ] [ 36 ] كما تم تحقيق عملية التطعيم، التي تبدو صعبة للغاية بالنسبة للنقاط الكمومية، في التخليق بالبلازما. [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] عادةً ما تكون النقاط الكمومية المُصنّعة بالبلازما على شكل مسحوق، ويمكن تعديل سطحها. وهذا بدوره يُتيح تشتتًا ممتازًا للنقاط الكمومية في المذيبات العضوية [ 40 ] أو الماء [ 41 ] (أي النقاط الكمومية الغروية).

التصنيع

يمكن تحقيق الجهد الكهروستاتيكي اللازم لإنشاء نقطة كمومية بعدة طرق، منها استخدام أقطاب كهربائية خارجية [ 42 ] ، أو التطعيم، أو الإجهاد [ 43 ]  ، أو الشوائب. يتراوح حجم النقاط الكمومية ذاتية التجميع عادةً بين 5 و50 نانومترًا. أما النقاط الكمومية المُعرَّفة بواسطة أقطاب بوابة منقوشة طباعيًا ، أو عن طريق الحفر على غازات إلكترونية ثنائية الأبعاد في هياكل أشباه الموصلات غير المتجانسة، فيمكن أن يصل حجمها الجانبي إلى ما بين 20 و100  نانومتر.

يمكن أن يحدث تكوين النقاط الكمومية بشكل تلقائي عندما يتم ترسيب مادة شبه موصلة على ركيزة ويوجد فرق في مساحة الشبكة بينهما. [ 1 ]

بفضل تقنيات التصنيع النانوي المتقدمة، أصبح من الممكن التلاعب بخصائص النقاط الكمومية، مثل تفاعلاتها وشكلها وحجمها وشفافيتها.

على سبيل المثال، عند تطبيق جهد سالب على بوابة معدنية حول نقطة كمومية، كرد فعل، يبدأ قطرها في الانضغاط تدريجياً، ونتيجة لذلك، يبدأ عدد الإلكترونات على النقطة في التناقص واحداً تلو الآخر، ويمكن أن يستمر هذا حتى لا يتبقى أي إلكترونات.

تسمح الخاصية السابقة بتسجيل تدفق التيار على أنه عدد الإلكترونات على النقطة، وهذا يعني أن الطاقة تتغير. [ 44 ]

  • بعض النقاط الكمومية عبارة عن مناطق صغيرة من مادة ما مدفونة في مادة أخرى ذات فجوة طاقة أكبر . يمكن أن تكون هذه النقاط ذات بنية نواة-غلاف، على سبيل المثال، حيث تكون النواة من سيلينيد الكادميوم (CdSe) والغلاف من كبريتيد الزنك (ZnS) ، أو من أنواع خاصة من السيليكا تُسمى أورموسيل . كما يمكن أن تكون الأغلفة أحادية الطبقة الفرعية طرقًا فعالة لتخميل النقاط الكمومية، مثل نوى كبريتيد الرصاص (PbS) ذات أغلفة أحادية الطبقة الفرعية من كبريتيد الكادميوم (CdS). [ 45 ]
  • تظهر النقاط الكمومية أحيانًا بشكل تلقائي في هياكل الآبار الكمومية بسبب تقلبات الطبقة الأحادية في سمك البئر.
صورة مجهرية إلكترونية ماسحة ناقلة بدقة ذرية لنقطة كمومية من زرنيخيد الإنديوم والغاليوم ( InGaAs ) مدفونة في زرنيخيد الغاليوم ( GaAs )
  • تتشكل النقاط الكمومية ذاتية التجميع تلقائيًا في ظل ظروف معينة أثناء عملية الترسيب الجزيئي الشعاعي (MBE) والترسيب الكيميائي للبخار العضوي المعدني (MOVPE)، عندما تُنمى مادة على ركيزة لا تتطابق شبكتها البلورية معها. يؤدي الإجهاد الناتج إلى تكوين جزر فوق طبقة ترطيب ثنائية الأبعاد . يُعرف نمط النمو هذا باسم نمو سترانسكي-كراستانوف . [ 46 ] يمكن دفن هذه الجزر لاحقًا لتشكيل النقطة الكمومية. من أنواع النقاط الكمومية الشائعة الاستخدام التي تُنمى بهذه الطريقة، نقاط إنديوم غاليوم أرسينيد ( InGaAs ) الكمومية في غاليوم أرسينيد ( GaAs ). [ 47 ] تتمتع هذه النقاط الكمومية بإمكانية استخدامها في التشفير الكمومي (أي مصادر الفوتون المفرد ) والحوسبة الكمومية . تتمثل القيود الرئيسية لهذه الطريقة في تكلفة التصنيع وعدم القدرة على التحكم في موضع النقاط الفردية. على الرغم من هذه القيود، فقد خضعت النقاط الكمومية من إنديوم أرسينيد (InAs) ذاتية التجميع، والمُنمّاة بهذه الطريقة، لدراسات بصرية مكثفة. وكشف التحليل الطيفي للتألق الكاثودي للنقاط الفردية عن خطوط تألق فائقة الضيق دون 0.15 ملي إلكترون فولت، مما يوفر دليلاً تجريبياً مباشراً على كثافة الحالات الإلكترونية المنفصلة، ​​الشبيهة بدالة دلتا، والمتوقعة للهياكل الصفرية الأبعاد. [ 48 ]
  • يمكن إنشاء نقاط كمومية فردية من غازات الإلكترونات أو الفجوات ثنائية الأبعاد الموجودة في آبار كمومية مطعمة عن بُعد أو في هياكل غير متجانسة لأشباه الموصلات تُسمى النقاط الكمومية الجانبية . يُغطى سطح العينة بطبقة رقيقة من مادة مقاومة، ثم يُحدد نمط جانبي في هذه المادة باستخدام تقنية الطباعة الحجرية بشعاع الإلكترون . بعد ذلك، يمكن نقل هذا النمط إلى غاز الإلكترونات أو الفجوات عن طريق الحفر، أو عن طريق ترسيب أقطاب معدنية (عملية الرفع) التي تسمح بتطبيق جهد خارجي بين غاز الإلكترونات والأقطاب. تُعد هذه النقاط الكمومية ذات أهمية بالغة للتجارب والتطبيقات التي تتضمن نقل الإلكترونات أو الفجوات، كما تُستخدم أيضًا كبتات كمومية دورانية . [ 49 ] من مزايا هذا النوع من النقاط الكمومية إمكانية هندسة طيف طاقتها من خلال التحكم في الحجم الهندسي والشكل وقوة جهد الحصر باستخدام أقطاب البوابة. يمكن توصيل هذه النقاط الكمومية بسهولة عن طريق حواجز النفق إلى الموصلات، مما يسمح بتطبيق تقنيات التحليل الطيفي النفقي لدراستها.
  • يمكن استخدام تقنية أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة التكميلية (CMOS) لتصنيع النقاط الكمومية السيليكونية . تتصرف ترانزستورات CMOS فائقة الصغر (20  نانومتر  ×  20 نانومتر) كنقاط كمومية أحادية الإلكترون عند تشغيلها في درجات حرارة منخفضة للغاية تتراوح بين -269 درجة مئوية (4 كلفن ) وحوالي -258 درجة مئوية (15 كلفن ). يُظهر الترانزستور ظاهرة الحجب الكولومبي نتيجة الشحن التدريجي للإلكترونات (الفجوات) واحدًا تلو الآخر. يتم التحكم في عدد الإلكترونات (الفجوات) المحصورة في القناة بواسطة جهد البوابة، بدءًا من حالة انعدام الإلكترونات (الفجوات)، ويمكن ضبطه على واحد أو عدة قيم. [ 50 ]     

التجميع الفيروسي

تُتيح فيروسات العاثية M13 المُعدّلة وراثيًا تحضير هياكل حيوية مركبة من النقاط الكمومية . [ 51 ] وقد أُثبت سابقًا أن الفيروسات المُعدّلة وراثيًا قادرة على التعرّف على أسطح أشباه موصلات مُحددة من خلال طريقة الانتقاء عبر عرض العاثيات التوافقي . [ 52 ] إضافةً إلى ذلك، من المعروف أن الهياكل البلورية السائلة للفيروسات البرية (Fd وM13 و TMV ) قابلة للتعديل عن طريق التحكم في تركيز المحلول، وقوته الأيونية ، والمجال المغناطيسي الخارجي المُطبق عليه. وبالتالي، يُمكن استخدام خصائص التعرّف النوعية للفيروس لتنظيم البلورات النانوية غير العضوية، مُشكّلةً مصفوفات مُرتبة على نطاق الطول المُحدد بتكوين البلورات السائلة. باستخدام هذه المعلومات، تمكّن لي وآخرون (2000) من إنشاء أغشية ذاتية التجميع، عالية التوجيه، وذاتية الدعم من محلول العاثية ومادة ZnS الأولية. وقد سمح لهم هذا النظام بتغيير كلٍ من طول العاثية ونوع المادة غير العضوية من خلال التعديل الوراثي والانتقاء.

التجميع الكهروكيميائي

يمكن أيضًا تجميع مصفوفات عالية التنظيم من النقاط الكمومية ذاتيًا باستخدام تقنيات كهروكيميائية . يتم إنشاء قالب عن طريق إحداث تفاعل أيوني عند سطح التماس بين الإلكتروليت والمعدن، مما يؤدي إلى التجميع التلقائي للهياكل النانوية، بما في ذلك النقاط الكمومية، على المعدن الذي يُستخدم بعد ذلك كقناع لحفر هذه الهياكل النانوية على ركيزة مختارة.

التصنيع بالجملة

تعتمد صناعة النقاط الكمومية على عملية تُسمى الحقن المزدوج بدرجة حرارة عالية، وقد طورتها العديد من الشركات لتطبيقات تجارية تتطلب كميات كبيرة (من مئات الكيلوغرامات إلى أطنان) من النقاط الكمومية. ويمكن تطبيق طريقة الإنتاج القابلة للتكرار هذه على نطاق واسع من أحجام وتراكيب النقاط الكمومية.

تتميز الروابط في بعض النقاط الكمومية الخالية من الكادميوم، مثل النقاط الكمومية القائمة على عناصر المجموعة الثالثة-الخامسة ، بروابط تساهمية أقوى من تلك الموجودة في مواد المجموعة الثانية-السادسة ، مما يجعل فصل عملية تكوين الجسيمات النانوية ونموها باستخدام تقنية الحقن المزدوج عند درجات حرارة عالية أكثر صعوبة. توفر عملية التلقيح الجزيئي ، وهي طريقة بديلة لتصنيع النقاط الكمومية ، مسارًا قابلًا للتكرار لإنتاج نقاط كمومية عالية الجودة بكميات كبيرة. تعتمد هذه العملية على استخدام جزيئات متطابقة من مركب عنقودي جزيئي كمواقع لتكوين الجسيمات النانوية، مما يُغني عن الحاجة إلى خطوة الحقن عند درجات حرارة عالية. ويتم الحفاظ على نمو الجسيمات من خلال الإضافة الدورية للمواد الأولية عند درجات حرارة معتدلة حتى الوصول إلى الحجم المطلوب. [ 53 ] ولا تقتصر عملية التلقيح الجزيئي على إنتاج النقاط الكمومية الخالية من الكادميوم؛ فعلى سبيل المثال، يمكن استخدامها لتصنيع دفعات بالكيلوغرامات من النقاط الكمومية عالية الجودة من المجموعة الثانية-السادسة في غضون ساعات قليلة.

يُمكن اتباع نهج آخر للإنتاج الكمي لنقاط الكم الغروية، وذلك بنقل منهجية الحقن الساخن المعروفة لتصنيعها إلى نظام تدفق مستمر تقني. يُمكن التغلب على التباينات بين الدفعات الناتجة عن متطلبات المنهجية المذكورة باستخدام مكونات تقنية للخلط والنمو، بالإضافة إلى النقل وضبط درجة الحرارة. وقد دُرست هذه الطريقة لإنتاج جسيمات نانوية شبه موصلة قائمة على سيلينيد الكادميوم (CdSe)، وتم تطويرها لإنتاج كميات تصل إلى كيلوغرامات شهريًا. وبما أن استخدام المكونات التقنية يُتيح سهولة التبديل فيما يتعلق بالإنتاجية القصوى والحجم، يُمكن زيادة الإنتاج إلى عشرات أو حتى مئات الكيلوغرامات. [ 54 ]

في عام 2011، أعلن اتحاد شركات أمريكية وهولندية عن إنجاز هام في تصنيع النقاط الكمومية بكميات كبيرة من خلال تطبيق طريقة الحقن المزدوج التقليدية ذات درجة الحرارة العالية على نظام التدفق . [ 55 ]

في 23 يناير 2013، أبرمت شركة داو اتفاقية ترخيص حصرية مع شركة نانوكو البريطانية لاستخدام أسلوبها في الترسيب الجزيئي منخفض الحرارة لإنتاج كميات كبيرة من النقاط الكمومية الخالية من الكادميوم لشاشات العرض الإلكترونية. وفي 24 سبتمبر 2014، بدأت داو العمل على منشأة إنتاج في كوريا الجنوبية قادرة على إنتاج كميات كافية من النقاط الكمومية لتصنيع "ملايين أجهزة التلفزيون والأجهزة الأخرى الخالية من الكادميوم، مثل الأجهزة اللوحية". وكان من المقرر بدء الإنتاج الضخم في منتصف عام 2015. [ 56 ] وفي 24 مارس 2015، أعلنت داو عن شراكة مع شركة إل جي إلكترونيكس لتطوير استخدام النقاط الكمومية الخالية من الكادميوم في شاشات العرض. [ 57 ]

الصحة والسلامة

تشكل بعض النقاط الكمومية مخاطر على صحة الإنسان والبيئة في ظل ظروف معينة. [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] ومن الجدير بالذكر أن الدراسات التي تناولت سمية النقاط الكمومية ركزت على الجسيمات المحتوية على الكادميوم ، ولم يتم إثبات ذلك بعد في النماذج الحيوانية بعد جرعات ذات صلة فسيولوجية. [ 60 ] تشير الدراسات المختبرية ، القائمة على زراعة الخلايا، حول سمية النقاط الكمومية إلى أن سميتها قد تنجم عن عوامل متعددة، بما في ذلك خصائصها الفيزيائية والكيميائية (الحجم، والشكل، والتركيب، والمجموعات الوظيفية السطحية، والشحنات السطحية) وبيئتها. يُعد تقييم سميتها المحتملة أمرًا معقدًا، إذ تشمل هذه العوامل خصائص مثل حجم النقاط الكمومية، وشحنتها، وتركيزها، وتركيبها الكيميائي، والروابط الكيميائية التي تغطيها، بالإضافة إلى استقرارها التأكسدي والميكانيكي والضوئي. [ 58 ]

ركزت العديد من الدراسات على آلية سمية النقاط الكمومية باستخدام مزارع الخلايا النموذجية. وقد ثبت أنه بعد التعرض للأشعة فوق البنفسجية أو الأكسدة بواسطة الهواء، تُطلق نقاط CdSe الكمومية أيونات الكادميوم الحرة، مما يؤدي إلى موت الخلايا. [ 61 ] كما ورد أن نقاط المجموعات من الثانية إلى السادسة الكمومية تحفز تكوين أنواع الأكسجين التفاعلية بعد التعرض للضوء، والتي بدورها قد تُلحق الضرر بالمكونات الخلوية مثل البروتينات والدهون والحمض النووي. [ 62 ] وأظهرت بعض الدراسات أيضًا أن إضافة غلاف من كبريتيد الزنك (ZnS) يثبط عملية تكوين أنواع الأكسجين التفاعلية في نقاط CdSe الكمومية. ومن الجوانب الأخرى لسمية النقاط الكمومية وجود مسارات داخلية تعتمد على الحجم في الجسم الحي، تعمل على تركيز هذه الجسيمات في عضيات خلوية لا يمكن لأيونات المعادن الوصول إليها، مما قد ينتج عنه أنماط فريدة من السمية الخلوية مقارنةً بأيونات المعادن المكونة لها. [ 63 ] تشير التقارير المتعلقة بتمركز النقاط الكمومية في نواة الخلية [ 64 ] إلى طرق إضافية للسمية لأنها قد تحفز طفرة الحمض النووي، والتي بدورها ستنتشر عبر الجيل القادم من الخلايا، مما يسبب الأمراض.

على الرغم من الإبلاغ عن تركيز النقاط الكمومية في عضيات معينة في دراسات أجريت على نماذج حيوانية ، لم تُلاحظ أي تغييرات في سلوك الحيوانات أو وزنها أو مؤشراتها الدموية أو تلف أعضائها، سواءً من خلال التحليل النسيجي أو الكيميائي الحيوي. [ 65 ] وقد دفعت هذه النتائج العلماء إلى الاعتقاد بأن الجرعة داخل الخلايا هي العامل المحدد الأهم لسمية النقاط الكمومية. ولذلك، فإن العوامل التي تحدد عملية البلعمة الخلوية للنقاط الكمومية، والتي بدورها تحدد تركيزها الفعال داخل الخلايا، مثل حجم النقاط الكمومية وشكلها وتركيبها الكيميائي السطحي، هي التي تحدد سميتها. كما تم إثبات إفراز النقاط الكمومية عبر البول في نماذج حيوانية عن طريق حقن نقاط كمومية من كبريتيد الزنك المغلفة بكبريتيد الزنك، حيث تم وسم الغلاف الرابط بـ 99mTc . [ 66 ] وعلى الرغم من أن العديد من الدراسات الأخرى قد خلصت إلى احتفاظ الخلايا بالنقاط الكمومية، [ 60 ] [ 67 ] إلا أن عملية إخراج النقاط الكمومية لا تزال غير مدروسة بشكل كافٍ في الأدبيات العلمية.

رغم الجهود البحثية الكبيرة التي وسّعت فهمنا لسمية النقاط الكمومية، لا تزال هناك اختلافات كبيرة في الدراسات المنشورة، وأسئلة كثيرة بحاجة إلى إجابة. إن تنوع هذه الفئة من المواد، مقارنةً بالمواد الكيميائية العادية، يجعل تقييم سميتها أمرًا بالغ الصعوبة. ولأن سميتها قد تتغير تبعًا لعوامل بيئية كدرجة الحموضة، والتعرض للضوء، ونوع الخلية، فإن الطرق التقليدية لتقييم سمية المواد الكيميائية، مثل الجرعة المميتة الوسطية (LD50 )، لا تنطبق على النقاط الكمومية. لذلك، يركز الباحثون على استحداث مناهج جديدة وتكييف الطرق الحالية لتشمل هذه الفئة الفريدة من المواد. [ 60 ] علاوة على ذلك، لا يزال المجتمع العلمي يبحث في استراتيجيات جديدة لتصميم نقاط كمومية أكثر أمانًا. ومن المستجدات الحديثة في هذا المجال اكتشاف النقاط الكمومية الكربونية ، وهي جيل جديد من الجسيمات النانوية النشطة بصريًا، والتي يُحتمل أن تحل محل النقاط الكمومية لأشباه الموصلات، ولكن بميزة انخفاض سميتها بشكل ملحوظ.

الخصائص البصرية

أطياف التألق لنقاط الكم من كبريتيد الكادميوم والتيلوريوم بأحجام مختلفة. تُصدر نقاط الكم ذات الأحجام المختلفة ضوءًا بألوان مختلفة نتيجةً للحصر الكمي.

تكتسب النقاط الكمومية اهتمامًا متزايدًا من المجتمع العلمي نظرًا لخصائصها البصرية المميزة، وأهمها إمكانية ضبط فجوة الطاقة. فعندما يُثار إلكترون إلى نطاق التوصيل، فإنه يُخلّف فراغًا في نطاق التكافؤ يُسمى ثقبًا . وترتبط هاتان الشحنتان المتعاكستان بتفاعلات كولومية فيما يُعرف بالإكسيتون، ويُحدد نصف قطر بور للإكسيتون المسافة بينهما. في بنية نانوية ذات حجم مُقارب لنصف قطر بور للإكسيتون، يُحصر الإكسيتون فيزيائيًا داخل أشباه الموصلات، مما يؤدي إلى زيادة فجوة الطاقة للمادة. ويمكن التنبؤ بهذا التغير باستخدام نموذج بروس. [ 68 ]

الشكل هو تمثيل مبسط يوضح الإلكترون المثار والفجوة في وحدة الإكسيتون ومستويات الطاقة المقابلة. يمكن اعتبار الطاقة الكلية المتضمنة مجموع طاقة فجوة النطاق، والطاقة المتضمنة في التجاذب الكولومبي في الإكسيتون، وطاقات الحصر للإلكترون المثار والفجوة.

بما أن طاقة الحصر تعتمد على حجم النقطة الكمومية، فإنه يمكن ضبط كل من بداية الامتصاص وانبعاث الفلورة بتغيير حجم النقطة الكمومية أثناء تصنيعها. فكلما كبرت النقطة، كان طيف بداية امتصاصها وطيف فلورتها أكثر احمرارًا (أقل طاقة) . وعلى العكس، تمتص النقاط الأصغر حجمًا ضوءًا أزرق (أعلى طاقة) وتبعثه. وتشير مقالات حديثة إلى أن شكل النقطة الكمومية قد يكون عاملًا مؤثرًا في التلوين أيضًا، ولكن المعلومات المتوفرة في هذا الشأن غير كافية حتى الآن . علاوة على ذلك، فقد تبين [ 69 ] أن عمر الفلورة يتحدد بحجم النقطة الكمومية. فالنقاط الأكبر حجمًا تحتوي على مستويات طاقة متقاربة يمكن فيها حصر زوج الإلكترون-الفجوة. ولذلك، فإن أزواج الإلكترون-الفجوة في النقاط الأكبر حجمًا تعيش لفترة أطول، مما يؤدي إلى ظهور عمر أطول لهذه النقاط.

لتحسين مردود الكم الفلوري ، يمكن تصنيع النقاط الكمومية بأغلفة من مادة شبه موصلة ذات فجوة طاقة أكبر. ويُعتقد أن هذا التحسن يعود في بعض الحالات إلى انخفاض وصول الإلكترونات والفجوات إلى مسارات إعادة التركيب السطحي غير الإشعاعي، بينما يعود في حالات أخرى إلى انخفاض إعادة التركيب من نوع أوجيه .

التطبيقات

تُعدّ النقاط الكمومية واعدةً للغاية في التطبيقات البصرية نظرًا لمعامل امتصاصها العالي [ 70 ] وخصائصها البصرية غير الخطية فائقة السرعة، ما يُتيح تطبيقاتٍ محتملةً لتطوير أنظمة بصرية بالكامل. [ 71 ] وهي تعمل كترانزستور أحادي الإلكترون وتُظهر تأثير حجب كولوم . كما اقتُرح استخدام النقاط الكمومية كتطبيقاتٍ للكيوبتات في معالجة المعلومات الكمومية ، [ 72 ] وكعناصر فعّالة في المواد الكهروحرارية. [ 73 ] [ 74 ] [ 75 ]

يُعدّ ضبط حجم النقاط الكمومية أمرًا جذابًا للعديد من التطبيقات المحتملة. فعلى سبيل المثال، تتميز النقاط الكمومية الأكبر حجمًا بانزياح طيفي أكبر نحو اللون الأحمر مقارنةً بالنقاط الأصغر، وتُظهر خصائص كمومية أقل وضوحًا. في المقابل، تسمح الجسيمات الأصغر حجمًا بالاستفادة من تأثيرات كمومية أكثر دقة.

جهاز ينتج ضوءًا مرئيًا ، من خلال نقل الطاقة من طبقات رقيقة من الآبار الكمومية إلى البلورات الموجودة فوق الطبقات [ 76 ].

نظرًا لكونها أحادية البعد ، تتمتع النقاط الكمومية بكثافة حالات أكثر حدة من الهياكل ذات الأبعاد الأعلى. ونتيجة لذلك، تتميز بخصائص نقل وبصرية فائقة. ولها استخدامات محتملة في ليزرات الديود ، والمضخمات، والمستشعرات البيولوجية. [ 77 ] يمكن إثارة النقاط الكمومية ضمن مجال كهرومغناطيسي مُعزز موضعيًا ناتج عن جسيمات الذهب النانوية، والذي يمكن رصده من خلال رنين البلازمون السطحي في طيف الإثارة الضوئية لبلورات (CdSe)ZnS النانوية. تُعد النقاط الكمومية عالية الجودة مناسبة تمامًا لتطبيقات التشفير البصري والتعدد الإرسالي نظرًا لملامح إثارتها الواسعة وأطياف انبعاثها الضيقة/المتماثلة. تتمتع الأجيال الجديدة من النقاط الكمومية بإمكانيات هائلة لدراسة العمليات داخل الخلايا على مستوى الجزيء الواحد، والتصوير الخلوي عالي الدقة، والمراقبة طويلة الأمد لحركة الخلايا في الجسم الحي، واستهداف الأورام، والتشخيص.

تُعد بلورات CdSe النانوية محسسات ضوئية ثلاثية فعالة. [ 78 ] يُمكّن التحفيز الليزري لجزيئات CdSe النانوية الصغيرة من استخلاص طاقة الحالة المثارة من النقاط الكمومية إلى المحلول، مما يفتح المجال أمام مجموعة واسعة من التطبيقات المحتملة مثل العلاج الضوئي الديناميكي، والأجهزة الكهروضوئية، والإلكترونيات الجزيئية، والحفز.

علم الأحياء

في التحليل البيولوجي الحديث، تُستخدم أنواع مختلفة من الأصباغ العضوية. ومع ذلك، مع تقدم التكنولوجيا، يُسعى إلى مزيد من المرونة في هذه الأصباغ. [ 79 ] ولتحقيق هذه الغاية، سرعان ما شغلت النقاط الكمومية هذا الدور، إذ وُجد أنها تتفوق على الأصباغ العضوية التقليدية في عدة جوانب، من أبرزها سطوعها (بفضل معامل الامتصاص العالي المقترن بعائد كمي مماثل للأصباغ الفلورية [ 17 ] )، فضلاً عن استقرارها (مما يقلل من التلاشي الضوئي بشكل كبير ). [ 80 ] وقد قُدِّر أن النقاط الكمومية أكثر سطوعًا بعشرين مرة وأكثر استقرارًا بمئة مرة من المؤشرات الفلورية التقليدية. [ 79 ] في تتبع الجسيمات المفردة، يُعد الوميض غير المنتظم للنقاط الكمومية عيبًا طفيفًا. ومع ذلك، طورت بعض المجموعات نقاطًا كمومية لا تومض أساسًا، وأثبتت فائدتها في تجارب تتبع الجزيئات المفردة. [ 81 ] [ 82 ]

شهد استخدام النقاط الكمومية في التصوير الخلوي عالي الحساسية تطورات كبيرة. [ 83 ] فعلى سبيل المثال، تسمح الثباتية الضوئية المحسّنة للنقاط الكمومية بالتقاط العديد من الصور المتتالية في المستوى البؤري، والتي يمكن إعادة بنائها لتكوين صورة ثلاثية الأبعاد عالية الدقة. [ 84 ] ومن التطبيقات الأخرى التي تستفيد من الثباتية الضوئية الاستثنائية لمجسات النقاط الكمومية، التتبع الفوري للجزيئات والخلايا على مدى فترات زمنية طويلة. [ 85 ] ويمكن استخدام الأجسام المضادة ، والستربتافيدين ، [ 86 ] والببتيدات ، [ 87 ] والحمض النووي ، [ 88 ] ومستقبلات الأحماض النووية ، [ 89 ] أو روابط الجزيئات الصغيرة [ 90 ] لتوجيه النقاط الكمومية إلى بروتينات محددة على الخلايا. وقد تمكن الباحثون من مراقبة النقاط الكمومية في العقد اللمفاوية للفئران لأكثر من أربعة أشهر. [ 91 ]

تتمتع النقاط الكمومية بخصائص مضادة للبكتيريا مشابهة للجسيمات النانوية، ويمكنها قتل البكتيريا بطريقة تعتمد على الجرعة. [ 92 ] إحدى آليات قتل النقاط الكمومية للبكتيريا هي إضعاف وظائف نظام مضادات الأكسدة في الخلايا وتثبيط الجينات المضادة للأكسدة. إضافةً إلى ذلك، يمكن للنقاط الكمومية أن تُلحق الضرر بجدار الخلية مباشرةً. وقد ثبتت فعالية النقاط الكمومية ضد كلٍ من البكتيريا موجبة وسالبة الغرام. [ 93 ]

استُخدمت النقاط الكمومية لأشباه الموصلات أيضًا في التصوير المختبري للخلايا الموسومة مسبقًا. ومن المتوقع أن تكون القدرة على تصوير هجرة الخلايا المفردة في الوقت الحقيقي ذات أهمية بالغة في العديد من المجالات البحثية، مثل تكوين الأجنة ، وانتشار السرطان ، والعلاج بالخلايا الجذعية ، وعلم المناعة اللمفاوية .

يُستخدم أحد تطبيقات النقاط الكمومية في علم الأحياء كجزيئات فلورية مانحة في نقل طاقة رنين فورستر ، حيث يجعل معامل الامتصاص العالي والنقاء الطيفي لهذه الجزيئات الفلورية منها متفوقة على الجزيئات الفلورية الجزيئية [ 94 ]. ومن الجدير بالذكر أيضًا أن الامتصاص الواسع للنقاط الكمومية يسمح بالإثارة الانتقائية للجزيء المانح في النقاط الكمومية وتقليل إثارة الصبغة المستقبلة في الدراسات القائمة على نقل طاقة رنين فورستر [ 95 ] . وقد تم مؤخرًا إثبات قابلية تطبيق نموذج نقل طاقة رنين فورستر، الذي يفترض إمكانية تقريب النقطة الكمومية كقطب ثنائي نقطي [ 96 ].

يستخدم استهداف الأورام باستخدام النقاط الكمومية في الجسم الحي طريقتين للاستهداف: الاستهداف النشط والاستهداف السلبي. في الاستهداف النشط، تُزوّد ​​النقاط الكمومية بمواقع ارتباط خاصة بالأورام لترتبط بشكل انتقائي بخلايا الورم. أما الاستهداف السلبي، فيعتمد على زيادة نفاذية خلايا الورم وقدرتها على الاحتفاظ بالجسيمات النانوية لتوصيلها. تتميز خلايا الورم سريعة النمو بأغشية أكثر نفاذية من الخلايا السليمة، مما يسمح بتسرب الجسيمات النانوية الصغيرة إلى داخل الخلية. علاوة على ذلك، تفتقر خلايا الورم إلى نظام تصريف لمفاوي فعال، مما يؤدي إلى تراكم الجسيمات النانوية لاحقًا.

تُظهر مجسات النقاط الكمومية سميةً داخل الجسم الحي. فعلى سبيل المثال، تُعد بلورات CdSe النانوية شديدة السمية للخلايا المزروعة عند تعرضها للأشعة فوق البنفسجية، لأن الجسيمات تذوب، في عملية تُعرف بالتحلل الضوئي ، مُطلقةً أيونات الكادميوم السامة في وسط الاستزراع. ومع ذلك، في غياب الأشعة فوق البنفسجية، وُجد أن النقاط الكمومية ذات الغلاف البوليمري المستقر غير سامة تقريبًا. [ 91 ] [ 59 ] يسمح تغليف النقاط الكمومية بالهيدروجيل بإدخالها في محلول مائي مستقر، مما يقلل من احتمالية تسرب الكادميوم. ومع ذلك، لا يُعرف سوى القليل عن عملية إخراج النقاط الكمومية من الكائنات الحية. [ 97 ]

وفي تطبيق محتمل آخر، يجري البحث في النقاط الكمومية باعتبارها فلوروفور غير عضوي للكشف عن الأورام أثناء العمليات الجراحية باستخدام مطيافية التألق .

لطالما شكل إيصال النقاط الكمومية غير التالفة إلى سيتوبلازم الخلية تحديًا باستخدام التقنيات الحالية. فقد أدت الطرق القائمة على النواقل إلى تكتل النقاط الكمومية واحتجازها في الحويصلات الإندوسومية، بينما قد يؤدي التثقيب الكهربائي إلى تلف الجسيمات شبه الموصلة وتكتل النقاط المُوصلة في السيتوسول. ومن خلال ضغط الخلية ، يمكن إيصال النقاط الكمومية بكفاءة دون إحداث تكتل، أو احتجاز المادة في الحويصلات الإندوسومية، أو فقدان ملحوظ في حيوية الخلية. علاوة على ذلك، فقد أظهرت هذه الطريقة إمكانية رصد النقاط الكمومية الفردية المُوصلة في سيتوسول الخلية، مما يُبرز إمكانات هذه التقنية في دراسات تتبع الجزيئات المفردة. [ 98 ]

الأجهزة الكهروضوئية

خلية شمسية من النقاط الكمومية مصبوبة بالدوران، من تصميم مجموعة سارجنت في جامعة تورنتو. تمثل الأقراص المعدنية الموجودة على السطح الأمامي التوصيلات الكهربائية بالطبقات الموجودة أسفلها.

إن طيف الامتصاص القابل للضبط ومعاملات الانقراض العالية للنقاط الكمومية تجعلها جذابة لتقنيات حصاد الضوء، مثل الخلايا الكهروضوئية. قد تُسهم النقاط الكمومية في زيادة كفاءة الخلايا الكهروضوئية السيليكونية التقليدية وخفض تكلفتها . ووفقًا لتقرير تجريبي نُشر عام 2004 [ 99 ] ، تستطيع النقاط الكمومية المصنوعة من سيلينيد الرصاص (PbSe) إنتاج أكثر من إكسيتون واحد من فوتون واحد عالي الطاقة، وذلك عبر عملية مضاعفة حاملات الشحنة أو توليد الإكسيتونات المتعددة (MEG). وهذا يُعدّ إنجازًا مُذهلًا مقارنةً بالخلايا الكهروضوئية الحالية التي لا تستطيع إنتاج سوى إكسيتون واحد لكل فوتون عالي الطاقة، حيث تفقد حاملات الشحنة ذات الطاقة الحركية العالية طاقتها على شكل حرارة. من جهة أخرى، تسمح الحالات الأرضية المحصورة كميًا للنقاط الكمومية الغروانية (مثل كبريتيد الرصاص ، PbS) المدمجة في أشباه موصلات مضيفة ذات فجوة نطاق أوسع (مثل البيروفسكايت ) بتوليد تيار ضوئي من فوتونات ذات طاقة أقل من فجوة نطاق المادة المضيفة، عبر عملية امتصاص فوتونين، مما يوفر نهجًا آخر (يُسمى النطاق الوسيط ، IB) لاستغلال نطاق أوسع من الطيف الشمسي، وبالتالي تحقيق كفاءة كهروضوئية أعلى . [ 100 ] [ 101 ]

من الناحية النظرية، ستكون الخلايا الكهروضوئية ذات النقاط الكمومية الغروية أرخص في التصنيع، حيث يمكن صنعها باستخدام تفاعلات كيميائية بسيطة.

الخلايا الشمسية ذات النقاط الكمومية فقط

يمكن استخدام طبقات أحادية التجميع الذاتي العطرية (SAMs) (مثل حمض 4-نيتروبنزويك ) لتحسين محاذاة نطاقات الطاقة عند الأقطاب الكهربائية، مما يؤدي إلى كفاءة أعلى. وقد حققت هذه التقنية كفاءة تحويل طاقة قياسية بلغت 10.7%. [ 102 ] تُوضع طبقة التجميع الذاتي بين وصلة غشاء النقاط الكمومية الغروانية ZnO–PbS لتعديل محاذاة نطاقات الطاقة عبر عزم ثنائي القطب لجزيء طبقة التجميع الذاتي، ويمكن تعديل ضبط نطاقات الطاقة من خلال كثافة جزيء طبقة التجميع الذاتي، وعزم ثنائي القطب، واتجاهه. [ 102 ]

النقاط الكمومية في الخلايا الشمسية الهجينة

تُستخدم النقاط الكمومية الغروانية أيضًا في الخلايا الشمسية الهجينة غير العضوية-العضوية . وتتميز هذه الخلايا الشمسية بجاذبيتها نظرًا لإمكانية تصنيعها بتكلفة منخفضة وكفاءتها العالية نسبيًا. [ 103 ] وقد تم تسويق دمج أكاسيد المعادن، مثل أكسيد الزنك (ZnO) وثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂) وخامس أكسيد النيوبيوم (Nb₂O₅ ) النانوية ، في الخلايا الكهروضوئية العضوية باستخدام عملية التصنيع الكاملة من لفة إلى لفة. [ 103 ] وقد تم الادعاء بكفاءة تحويل طاقة تبلغ 13.2% في الخلايا الشمسية الهجينة المصنوعة من أسلاك السيليكون النانوية/PEDOT:PSS. [ 104 ]

النقاط الكمومية ذات الأسلاك النانوية في الخلايا الشمسية

يتمثل استخدام محتمل آخر في أسلاك نانوية من أكسيد الزنك أحادي البلورة مغطاة بنقاط كمومية من سيلينيد الكادميوم، مغمورة في حمض المركابتوبروبيونيك كوسيط لنقل الثقوب، وذلك للحصول على خلية شمسية حساسة للنقاط الكمومية. يسمح شكل الأسلاك النانوية للإلكترونات بالوصول مباشرة إلى المصعد الضوئي. يُظهر هذا النوع من الخلايا الشمسية كفاءة كمومية داخلية تتراوح بين 50 و60% . [ 105 ]

أسلاك نانوية مطلية بنقاط كمومية على أسلاك نانوية من السيليكون (SiNW) ونقاط كمومية كربونية. يُحسّن استخدام أسلاك السيليكون النانوية بدلًا من السيليكون المستوي خصائص مقاومة الانعكاس للسيليكون. [ 106 ] تُظهر أسلاك السيليكون النانوية تأثيرًا في احتجاز الضوء نتيجةً لاحتجاز الضوء داخلها. وقد أدى استخدام أسلاك السيليكون النانوية مع النقاط الكمومية الكربونية إلى خلية شمسية بلغت كفاءتها 9.10%. [ 106 ]

تم أيضًا مزج النقاط الكمومية من الجرافين مع مواد إلكترونية عضوية لتحسين الكفاءة وخفض التكلفة في الأجهزة الكهروضوئية والثنائيات العضوية الباعثة للضوء ( OLEDs ) مقارنةً بألواح الجرافين. وقد تم تزويد هذه النقاط الكمومية من الجرافين بروابط عضوية تُظهر خاصية التلألؤ الضوئي من خلال امتصاص الأشعة فوق البنفسجية والمرئية. [ 107 ]

أنودات النقاط الكمومية للبطاريات

تحسينات في البطاريات

يمكن ملاحظة تحسينات في التوصيل الكهربائي واحتفاظ البطاريات بالشحنة عند إضافة النقاط الكمومية إلى الأنودات.

في مقارنة بين أكسيد المنغنيز النقي وأكسيد المنغنيز المُطعّم بنقاط كمومية من حيث سعة الشحن والتفريغ (مللي أمبير/غرام) مقابل عدد الدورات، يتضح أن سعة البطارية، أو كمية الطاقة التي يمكن للبطارية تخزينها، أعلى في بطاريات أكسيد المنغنيز المُطعّمة بنقاط كمومية مقارنةً بالبطاريات غير المُطعّمة، وتبقى أعلى بعد العديد من دورات الشحن/التفريغ، مع الأخذ في الاعتبار كثافة تيار مقدارها 1 ميكروغرام/غرام. يوجد فرق متوسط ​​ثابت يبلغ حوالي 250 مللي أمبير/غرام لصالح المركب المُطعّم في كلتا مقارنتي الشحن والتفريغ، وذلك خلال الفترة من 0 إلى 60 دورة، حيث انخفضت السعة من 1000 مللي أمبير/غرام إلى 450 مللي أمبير/غرام في أول 60 دورة للمركب المُطعّم، ومن 750 مللي أمبير/غرام إلى 200 مللي أمبير/غرام لأكسيد المنغنيز النقي. [ 108 ]

أظهرت مقارنة باستخدام نقاط الكم الجرافينية لمركب NP-SiAl ليس فقط سعات تفريغ أعلى، بل أيضًا تحسنًا في مخطط مطيافية المعاوقة الكهروكيميائية، مما يشير إلى أن البطارية تتمتع بموصلية كهربائية أفضل. في حالة NP-SiAl/GQDs، تصل قيمة -Z´´/أوم إلى ذروتها عند 300، عند 250 Z´/أوم، بينما في حالة NP-SiAl النقي، تصل ذروة -Z´´/أوم إلى 300 عند 650 Z´/أوم. [ 109 ]

الطاقة في النقاط الكمومية

من حيث الطاقة، تمثل كل نقطة كمومية مستوى طاقة يُقارن بمستوى طاقة الذرة. وبناءً على هذه الخاصية، فإن الشبكة الاصطناعية (المصنوعة من النقاط الكمومية) سيكون لها بنية نطاق طاقة مشابهة لتلك الموجودة في أشباه الموصلات البلورية.

يعتمد مستوى طاقة النقطة على كمية الشحنة الموجودة فيها وسعتها. الطاقة الموجودة في الإلكترونات تتناسب طرديًا مع مربع الطول الموجي، مما يجعل مستويات الطاقة ترتفع بسرعة [ 110 ].

نقاط الكم الشائعة للبطاريات

تُعد النقاط الكمومية الكربونية والنقاط الكمومية الجرافيتية من الأنواع الرئيسية للنقاط الكمومية المستخدمة في البطاريات.

تتكون النقاط الكمومية للجرافين من صفائح الجرافين المتصلة ببعضها البعض، مما يشكل شكلاً يشبه القرص ثنائي الأبعاد.

تتميز النقاط الكمومية الكربونية ببنية كروية متجانسة وتتكون من صفائح كربونية بلورية وغير بلورية.

من بين هذه النقاط الكمومية الشائعة، عادةً ما تكون النقاط الكمومية المصنوعة من الجرافين أكثر تبلورًا من تلك المصنوعة من الكربون، وذلك لأنها تتمتع بتبلور الجرافين أحادي الطبقة وقليل الطبقات. [ 109 ]

الثنائيات الباعثة للضوء

تُقترح عدة طرق لاستخدام النقاط الكمومية لتحسين تصميم الثنائيات الباعثة للضوء (LED) الحالية، بما في ذلك شاشات الثنائيات الباعثة للضوء ذات النقاط الكمومية (QD-LED أو QLED)، وشاشات الثنائيات الباعثة للضوء الأبيض ذات النقاط الكمومية (QD-WLED). ولأن النقاط الكمومية تُنتج ضوءًا أحادي اللون بطبيعتها ، فإنها قد تكون أكثر كفاءة من مصادر الضوء التي تتطلب ترشيحًا لونيًا. ويمكن تصنيع ثنائيات QD-LED على ركيزة من السيليكون، مما يسمح بدمجها في الدوائر المتكاملة القياسية القائمة على السيليكون أو الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة . [ 111 ]

شاشات النقاط الكمومية

تلفزيون سامسونج QLED بدقة 8K، 75 بوصة (190 سم) 

تُعتبر النقاط الكمومية ذات قيمة عالية في شاشات العرض لأنها تُصدر الضوء بتوزيعات غاوسية محددة للغاية . وهذا ما يُمكن أن ينتج عنه شاشة بألوان أكثر دقة بشكل ملحوظ.

تُستخدم عادةً مصابيح الفلورسنت (CCFLs) أو مصابيح LED البيضاء التقليدية ذات الإضاءة الخلفية لإنتاج وحدات بكسل حمراء وخضراء وزرقاء في شاشات الكريستال السائل الملونة التقليدية . أما شاشات النقاط الكمومية، فتستخدم مصابيح LED زرقاء اللون بدلاً من مصابيح LED البيضاء كمصادر للضوء. ويتم تحويل الجزء المُحوِّل من الضوء المنبعث إلى ضوء أخضر وأحمر نقي بواسطة النقاط الكمومية اللونية المناسبة الموضوعة أمام مصباح LED الأزرق، أو باستخدام صفيحة مُشتِّتة مُطعَّمة بالنقاط الكمومية في مجموعة الإضاءة الخلفية البصرية. كما تُستخدم وحدات بكسل فارغة للسماح لضوء LED الأزرق بالاستمرار في توليد درجات اللون الأزرق. يتيح هذا النوع من الضوء الأبيض، كإضاءة خلفية للوحة LCD، الحصول على أفضل نطاق لوني بتكلفة أقل من تركيبة RGB LED التي تستخدم ثلاثة مصابيح LED. [ 112 ]

هناك طريقة أخرى لتحقيق شاشات النقاط الكمومية، وهي طريقة الإضاءة الكهربائية (EL) أو طريقة الانبعاث الكهربائي. تتضمن هذه الطريقة تضمين نقاط كمومية في كل بكسل على حدة، ثم يتم تنشيطها والتحكم بها عبر تطبيق تيار كهربائي. [ 113 ] ونظرًا لأن هذه التقنية غالبًا ما تُصدر الضوء بنفسها، فقد تكون الألوان المتاحة محدودة. [ 114 ] وتوجد أجهزة تلفزيون LED بتقنية النقاط الكمومية ذات الانبعاث الكهربائي في المختبرات فقط.

إن قدرة النقاط الكمومية على تحويل الطيف وضبطه بدقة تجعلها جذابة لشاشات الكريستال السائل (LCD). كانت شاشات الكريستال السائل السابقة تهدر الطاقة في تحويل الضوء الأبيض الغني بالأصفر والأزرق، والذي يفتقر إلى اللونين الأحمر والأخضر، إلى إضاءة أكثر توازناً. باستخدام النقاط الكمومية، لا تُعرض على الشاشة إلا الألوان الضرورية للحصول على صور مثالية. كان أول تطبيق تجاري للنقاط الكمومية هو سلسلة تلفزيونات سوني XBR X900A ذات الشاشات المسطحة التي طُرحت في عام 2013. [ 115 ]

في يونيو 2006، أعلنت شركة QD Vision عن نجاح تقني في صنع شاشة عرض بنقاط كمومية لإثبات المفهوم ، وعرضت انبعاثًا ساطعًا في نطاق الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة من الطيف. واستُخدم مصباح LED بنقاط كمومية مُدمج في طرف مجهر المسح الضوئي لعرض تصوير مجهر المسح الضوئي ذي المجال القريب الفلوري ( NSOM ). [ 116 ]

أجهزة الكشف الضوئي

يمكن تصنيع كاشفات النقاط الكمومية الضوئية (QDPs) إما عن طريق المعالجة بالمحاليل، [ 117 ] أو من أشباه الموصلات أحادية البلورة التقليدية. [ 118 ] إلا أن كاشفات النقاط الكمومية الضوئية المصنوعة من أشباه الموصلات أحادية البلورة التقليدية لا يمكن دمجها مع الإلكترونيات العضوية المرنة نظرًا لعدم توافق ظروف نموها مع نطاقات المعالجة المطلوبة لأشباه الموصلات العضوية . من ناحية أخرى، يمكن دمج كاشفات النقاط الكمومية الضوئية المصنعة بالمحاليل بسهولة مع مجموعة واسعة من الركائز، كما يمكن معالجتها لاحقًا فوق دوائر متكاملة أخرى. تتمتع هذه الكاشفات الغروية بتطبيقات محتملة في كاميرات الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء ، [ 119 ] ورؤية الآلة، والفحص الصناعي، والتحليل الطيفي ، والتصوير الطبي الحيوي الفلوري.

المحفزات الضوئية

تُستخدم النقاط الكمومية أيضًا كمحفزات ضوئية لتحويل الماء إلى هيدروجين كيميائيًا بواسطة الضوء، كطريقة لإنتاج الوقود الشمسي . في التحفيز الضوئي ، تُحفز أزواج الإلكترون-فجوة المتكونة في النقطة الكمومية تحت تأثير فجوة النطاق تفاعلات الأكسدة والاختزال في السائل المحيط. وبشكل عام، يرتبط النشاط التحفيزي الضوئي للنقاط الكمومية بحجم الجسيمات ودرجة الحصر الكمومي فيها . [ 120 ] وذلك لأن فجوة النطاق تُحدد الطاقة الكيميائية المُخزنة في النقطة الكمومية في الحالة المُثارة . ومن بين العقبات التي تحول دون استخدام النقاط الكمومية في التحفيز الضوئي وجود المواد الفعالة سطحيًا على سطحها. إذ تتداخل هذه المواد (أو الروابط ) مع التفاعل الكيميائي للنقاط الكمومية عن طريق إبطاء عمليات نقل الكتلة والإلكترون . كما أن النقاط الكمومية المصنوعة من كالكوجينيدات المعادن غير مستقرة كيميائيًا في ظل ظروف مؤكسدة، وتتعرض لتفاعلات التآكل الضوئي.

علم المواد الأساسي

يمكن أيضًا استخدام النقاط الكمومية لدراسة التأثيرات الأساسية في علم المواد . فمن خلال ربط نقطتين كموميتين أو أكثر، يُمكن تصنيع جزيء اصطناعي يُظهر تهجينًا حتى في درجة حرارة الغرفة. [ 121 ] كما يُمكن للتجميع الدقيق للنقاط الكمومية أن يُشكّل شبكات فائقة تعمل كمواد صلبة اصطناعية تُظهر خصائص بصرية وإلكترونية فريدة. [ 122 ] [ 123 ]

نظرية

تُوصَف النقاط الكمومية نظريًا بأنها كيانات نقطية، أو ذات أبعاد صفرية. وتعتمد معظم خصائصها على أبعادها وشكلها والمواد التي تُصنع منها. عمومًا، تُظهر النقاط الكمومية خصائص ديناميكية حرارية مختلفة عن موادها الأساسية. ومن هذه التأثيرات انخفاض درجة الانصهار . أما الخصائص البصرية للنقاط الكمومية المعدنية الكروية، فتُوصَف بدقة بواسطة نظرية تشتت مي .

الحصر الكمي في أشباه الموصلات

دوال الموجة الإلكترونية المحصورة ثلاثية الأبعاد في نقطة كمومية. هنا، تظهر نقاط كمومية مستطيلة ومثلثة الشكل. تكون مستويات الطاقة في النقاط المستطيلة من النوع s والنوع p . أما في النقطة المثلثة، فتكون دوال الموجة مختلطة بسبب تناظر الحصر. (انقر لمشاهدة الرسوم المتحركة)

يمكن التنبؤ بمستويات طاقة جسيم منفرد في نقطة كمومية باستخدام نموذج الجسيم في صندوق، حيث تعتمد طاقات الحالات على طول الصندوق. بالنسبة للإكسيتون داخل النقطة الكمومية، يوجد أيضًا تفاعل كولوم بين الإلكترون سالب الشحنة والفجوة موجبة الشحنة. بمقارنة حجم النقطة الكمومية بنصف قطر بور للإكسيتون ، يمكن تحديد ثلاثة أنظمة. في "نظام الحصر القوي"، يكون نصف قطر النقطة الكمومية أصغر بكثير من نصف قطر بور للإكسيتون، وبالتالي تهيمن طاقة الحصر على تفاعل كولوم. [ 124 ] في "نظام الحصر الضعيف"، يكون حجم النقطة الكمومية أكبر من نصف قطر بور للإكسيتون، وبالتالي تكون طاقة الحصر أصغر من تفاعلات كولوم بين الإلكترون والفجوة. يُطلق على النظام الذي يكون فيه نصف قطر بور للإكسيتون وجهد الحصر متقاربين اسم "نظام الحصر المتوسط". [ 125 ]

انقسام مستويات الطاقة في النقاط الكمومية الصغيرة نتيجة لتأثير الحصر الكمومي. يمثل المحور الأفقي نصف قطر النقاط الكمومية، أو حجمها، بينما يمثل a b * نصف قطر بور للإكسيتون .
طاقة فجوة النطاق
يمكن أن تصبح فجوة النطاق أصغر في نظام الحصر القوي نتيجةً لانفصال مستويات الطاقة. ويمكن التعبير عن نصف قطر بور للإكسيتون كما يلي:
أب*=εر(مμ)أب{\displaystyle a_{\rm {B}}^{*}=\varepsilon _{\rm {r}}\left({\frac {m}{\mu }}\right)a_{\rm {B}}}
حيث B = 0.053 نانومتر هو نصف قطر بور، و m هي الكتلة، و μ هي الكتلة المختزلة، و ε r هي ثابت العزل الكهربائي ( السماحية النسبية ) الذي يعتمد على الحجم . ينتج عن ذلك زيادة في طاقة الانبعاث الكلية (حيث يكون مجموع مستويات الطاقة في فجوات النطاق الأصغر في نظام الحصر القوي أكبر من مجموع مستويات الطاقة في فجوات النطاق للمستويات الأصلية في نظام الحصر الضعيف) والانبعاث عند أطوال موجية مختلفة. إذا لم يكن توزيع حجم النقاط الكمومية حادًا بما فيه الكفاية، فسيتم رصد تداخل أطوال موجية انبعاث متعددة كطيف متصل.   
طاقة الحصر
يمكن نمذجة الإكسيتون باستخدام نموذج الجسيم المحصور. يُمكن اعتبار الإلكترون والفجوة بمثابة ذرات هيدروجين في نموذج بور ، حيث تُستبدل نواة الهيدروجين بالفجوة ذات الشحنة الموجبة وكتلة الإلكترون السالبة. عندئذٍ، يُمكن تمثيل مستويات طاقة الإكسيتون كحل لمعادلة الجسيم المحصور عند المستوى الأرضي ( n  =  1)، مع استبدال الكتلة بالكتلة المُختزلة . وبالتالي، يُمكن التحكم في طاقة حصر الإكسيتون عن طريق تغيير حجم النقطة الكمومية.
طاقة الإكسيتون المرتبط
يوجد تجاذب كولوم بين الإلكترون سالب الشحنة والفجوة موجبة الشحنة. تتناسب الطاقة السالبة المتضمنة في هذا التجاذب طرديًا مع طاقة ريدبيرغ وعكسيًا مع مربع ثابت العزل الكهربائي الذي يعتمد على حجم أشباه الموصلات [ 126 ] . عندما يكون حجم بلورة أشباه الموصلات أصغر من نصف قطر بور للإكسيتون، يجب تعديل تفاعل كولوم ليتناسب مع الحالة.

لذلك، يمكن تمثيل مجموع هذه الطاقات بمعادلة بروس :

هـالحبس=ℏ2π22أ2(1مهـ+1مح)=ℏ2π22μأ2هـالإكسيتون=-1εر2μمهـRy=-Ry*هـ=هـفجوة النطاق+هـالحبس+هـالإكسيتون=هـفجوة النطاق+ℏ2π22μأ2-Ry*{\displaystyle {\begin{aligned}E_{\textrm {confinement}}&={\frac {\hbar ^{2}\pi ^{2}}{2a^{2}}}\left({\frac {1}{m_{\rm {e}}}}+{\frac {1}{m_{\rm {h}}}}\right)={\frac {\hbar ^{2}\pi ^{2}}{2\mu a^{2}}}\\[6px]E_{\textrm {exciton}}&=-{\frac {1}{\varepsilon _{\rm {r}}^{2}}}{\frac {\mu }{m_{\rm {e}}}}R_{y}=-R_{y}^{*}\\[6px]E&=E_{\textrm {bandgap}}+E_{\textrm {confinement}}+E_{\textrm {exciton}}\\&=E_{\textrm {bandgap}}+{\frac {\hbar ^{2}\pi ^{2}}{2\mu a^{2}}}-R_{y}^{*}\end{aligned}}}

حيث μ هي الكتلة المختزلة، و a هو نصف قطر النقطة الكمومية، و m e هي كتلة الإلكترون الحر، و m h هي كتلة الثقب، و ε r هو ثابت العزل الكهربائي المعتمد على الحجم.

على الرغم من أن المعادلات المذكورة أعلاه قد استُنتجت باستخدام افتراضات مبسطة، إلا أنها تشير إلى أن الانتقالات الإلكترونية للنقاط الكمومية ستعتمد على حجمها. وتظهر تأثيرات الحصر الكمومي هذه فقط عند الأحجام الأصغر من الحجم الحرج. أما الجسيمات الأكبر حجمًا فلا تُظهر هذا التأثير. وقد تم التحقق تجريبيًا مرارًا وتكرارًا من تأثير الحصر الكمومي على النقاط الكمومية [ 127 ] ، وهو سمة أساسية للعديد من البنى الإلكترونية الناشئة. [ 128 ]

يمكن أيضًا دراسة تفاعل كولوم بين حاملات الشحنة المحصورة بالوسائل العددية عند السعي للحصول على نتائج غير مقيدة بالتقريبات التقاربية. [ 129 ]

إلى جانب الحصر في الأبعاد الثلاثة جميعها (أي النقطة الكمومية)، تشمل أشباه الموصلات الأخرى المحصورة كموميًا ما يلي:

  • الأسلاك الكمومية ، التي تحصر الإلكترونات أو الثقوب في بعدين مكانيين وتسمح بالانتشار الحر في البعد الثالث.
  • الآبار الكمومية ، التي تحصر الإلكترونات أو الثقوب في بُعد واحد وتسمح بالانتشار الحر في بُعدين.

نماذج

توجد مجموعة متنوعة من الأطر النظرية لنمذجة الخصائص البصرية والإلكترونية والبنيوية للنقاط الكمومية. ويمكن تقسيم هذه الأطر بشكل عام إلى ميكانيكا الكم، وشبه الكلاسيكية، والكلاسيكية.

ميكانيكا الكم

غالباً ما تتضمن النماذج والمحاكاة الميكانيكية الكمومية للنقاط الكمومية تفاعل الإلكترونات مع جهد زائف أو مصفوفة عشوائية . [ 130 ]

شبه كلاسيكي

غالبًا ما تتضمن النماذج شبه الكلاسيكية للنقاط الكمومية جهدًا كيميائيًا . على سبيل المثال، يُعطى الجهد الكيميائي الديناميكي الحراري لنظام مكون من N جسيمًا بالعلاقة التالية:

μ(شمال)=هـ(شمال)-هـ(شمال-1){\displaystyle \mu (N)=E(N)-E(N-1)}

والتي يمكن الحصول على حدود طاقتها كحلول لمعادلة شرودنغر. تعريف السعة،

1ج≡ΔVΔسؤال{\displaystyle {\frac {1}{C}}\equiv {\frac {\Delta V}{\Delta Q}}}

مع الفرق المحتمل

ΔV=Δμهـ=μ(شمال+Δشمال)-μ(شمال)هـ{\displaystyle \Delta V={\frac {\Delta \mu }{e}}={\frac {\mu (N+\Delta N)-\mu (N)}{e}}}

يمكن تطبيق ذلك على نقطة كمومية بإضافة أو إزالة إلكترونات فردية،

Δشمال=1وΔسؤال=هـ{\displaystyle \Delta N=1\quad {\text{and}}\quad \Delta Q=e}

ثم

ج(شمال)=هـ2μ(شمال+1)-μ(شمال)=هـ2أنا(شمال)-أ(شمال){\displaystyle C(N)={\frac {e^{2}}{\mu (N+1)-\mu (N)}}={\frac {e^{2}}{I(N)-A(N)}}}

تمثل السعة الكمومية لنقطة كمومية، حيث نرمز بـ I ( N ) إلى جهد التأين و A ( N ) إلى ألفة الإلكترون لنظام الجسيمات N. [ 131 ]

الميكانيكا الكلاسيكية

تتشابه النماذج الكلاسيكية للخصائص الكهروستاتيكية للإلكترونات في النقاط الكمومية في طبيعتها مع مشكلة طومسون المتمثلة في التوزيع الأمثل للإلكترونات على كرة الوحدة.

إن المعالجة الكهروستاتيكية الكلاسيكية للإلكترونات المحصورة في النقاط الكمومية الكروية تشبه معالجتها في نموذج طومسون، [ 132 ] أو نموذج بودنغ البرقوق ، للذرة. [ 133 ]

تُظهر المعالجة الكلاسيكية للنقاط الكمومية ثنائية وثلاثية الأبعاد سلوك ملء غلاف الإلكترون . وقد وُصف " جدول دوري للذرات الاصطناعية الكلاسيكية" للنقاط الكمومية ثنائية الأبعاد. [ 134 ] كما تم الإبلاغ عن العديد من الروابط بين مسألة طومسون ثلاثية الأبعاد وأنماط ملء غلاف الإلكترون الموجودة في الذرات الطبيعية الموجودة في جميع أنحاء الجدول الدوري. [ 135 ] وقد نشأ هذا العمل الأخير من النمذجة الكهروستاتيكية الكلاسيكية للإلكترونات في نقطة كمومية كروية ممثلة بكرة عازلة مثالية. [ 136 ]

تاريخ

على مدى آلاف السنين، تمكن صانعو الزجاج من إنتاج الزجاج الملون بإضافة أنواع مختلفة من الغبار وعناصر مسحوقة كالذهب والفضة والفضة والكادميوم، ثم استخدام درجات حرارة مختلفة لإنتاج درجات لونية متنوعة. في القرن التاسع عشر، بدأ العلماء بفهم كيفية اعتماد لون الزجاج على العناصر وتقنيات التسخين والتبريد. كما وُجد أن اللون، بالنسبة للعنصر نفسه وطريقة التحضير ذاتها، يعتمد على حجم جزيئات الغبار. [ 137 ] [ 138 ]

استكشف هربرت فروليش في ثلاثينيات القرن العشرين فكرة أن خصائص المادة يمكن أن تعتمد على الأبعاد العيانية لجسيم صغير بسبب تأثيرات الحجم الكمي. [ 139 ]

تم تصنيع أولى النقاط الكمومية في مصفوفة زجاجية بواسطة أليكسي أ. أونوشينكو وأليكسي إيكيموف عام 1981 في معهد فافيلوف الحكومي للبصريات [ 140 ] [ 141 ] [ 142 ] [ 143 ] ، وبشكل مستقل في معلق غرواني [ 144 ] بواسطة فريق لويس إي. بروس في مختبرات بيل عام 1983. [ 145 ] [ 146 ] وقد وضع ألكسندر إفروس نظريته الأولى عنها عام 1982. [ 147 ] وسرعان ما تبين أن التغيرات البصرية التي ظهرت في الجسيمات متناهية الصغر تعود إلى تأثيرات ميكانيكا الكم . [ 137 ]

ظهر مصطلح النقطة الكمومية لأول مرة في ورقة بحثية كتبها مارك ريد في عام 1986. [ 148 ] ووفقًا لبروس، فقد صاغ دانيال إس. شيملا مصطلح "النقطة الكمومية" أثناء عملهما في مختبرات بيل. [ 149 ]

في عام ١٩٩٣، نشر ديفيد ج. نوريس، وكريستوفر ب. موراي ، ومونجي باويندي من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، بحثًا حول طريقة تصنيع بالحقن الساخن لإنتاج نقاط كمومية قابلة للتكرار ذات حجم محدد بدقة وجودة بصرية عالية. وقد فتحت هذه الطريقة آفاقًا واسعة لتطوير تطبيقات تكنولوجية واسعة النطاق للنقاط الكمومية في مجالات متنوعة. [ ١٥٠ ] [ ١٣٧ ]

تم منح جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2023 إلى مونجي باويندي ولويس إي بروس وأليكسي إيكيموف "لاكتشاف وتخليق النقاط الكمومية". [ 151 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 ديورديفيتش، إيفان (2012)، "التطبيقات الفيزيائية لمعالجة المعلومات الكمومية" ، معالجة المعلومات الكمومية وتصحيح الأخطاء الكمومية ، إلسيفير، ص 493-549 ، doi : 10.1016/b978-0-12-385491-9.00013-7 ، ISBN  978-0-12-385491-9تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 فبراير 2025
  2. ↑ سيلبي، روبرت ج.؛ ألبرتي، روبرت أ.؛ باويندي، مونجي ج. (2005). الكيمياء الفيزيائية ( الطبعة الرابعة). جون وايلي وأولاده. ص 835.  
  3. ↑ أشوري، آر سي (1996). "الإلكترونات في الذرات الاصطناعية". مجلة نيتشر . 379 (6564): 413-419 . Bibcode : 1996Natur.379..413A . doi : 10.1038/379413a0 . S2CID 4367436 . 
  4. ↑ كاستنر، ماجستير (1993). "الذرات الاصطناعية". فيزياء اليوم . 46 (1): 24-31 . Bibcode : 1993PhT....46a..24K . doi : 10.1063/1.881393 .
  5. ↑ بانين، أوري؛ كاو، يونوي؛ كاتز، ديفيد؛ ميلو، أوديد (أغسطس 1999). "تحديد حالات إلكترونية شبيهة بالذرات في النقاط الكمومية النانوية لبلورات زرنيخيد الإنديوم" . مجلة نيتشر . 400 (6744): 542-544 . رمز Bibcode : 1999Natur.400..542B . doi : 10.1038/22979 . ISSN 1476-4687 . S2CID 4424927 .  
  6. 1 2 موراي، سي بي؛ كاجان، سي آر؛ باويندي، إم جي (2000). "تخليق وتوصيف البلورات النانوية أحادية التشتت وتجمعات البلورات النانوية المتراصة". المراجعة السنوية لبحوث المواد . 30 (1): 545-610 . Bibcode : 2000AnRMS..30..545M . doi : 10.1146/annurev.matsci.30.1.545 .
  7. ↑ بروس، إل إي (2007). "كيمياء وفيزياء البلورات النانوية لأشباه الموصلات" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه في 7 يوليو 2009 .
  8. ↑ "النقاط الكمومية" . نانوسيس - رواد النقاط الكمومية . مؤرشف من الأصل في 8 ديسمبر 2015. تم الاطلاع عليه في 4 ديسمبر 2015 .
  9. ↑ بروس، ل. (1986). "الدوال الموجية الإلكترونية في تجمعات أشباه الموصلات: التجربة والنظرية". مجلة الكيمياء الفيزيائية . 90 (12): 2555-2560 . doi : 10.1021/j100403a003 .
  10. ↑ هوفاكر، د. ل.؛ بارك، ج.؛ زو، ز.؛ شيكين، أ. ب.؛ ديبي، د. ج. (1998). " ليزر النقاط الكمومية القائم على زرنيخيد الغاليوم عند درجة حرارة الغرفة بطول موجي 1.3 ميكرومتر". رسائل الفيزياء التطبيقية . 73 (18): 2564-2566 . رمز Bibcode : 1998ApPhL..73.2564H . doi : 10.1063/1.122534 . ISSN 0003-6951 .  
  11. ↑ ليستر، إل إف؛ ستينتز، أ.؛ لي، هـ.؛ نيويل، تي سي؛ بيس، إي إيه؛ فوكس، بي إيه؛ مالوي، كيه جيه (أغسطس 1999). "الخصائص البصرية لثنائيات الليزر ذات النقاط الكمومية من إنديوم أرسينيد بطول موجي 1.24 ميكرومتر" . رسائل تقنية الفوتونات IEEE . 11 (8): 931-933 . doi : 10.1109/68.775303 .
  12. ↑ ماكسيموف، إم. في.؛ أسريان، إل. في.؛ شيرنياكوف، يو. إم.؛ تساتسولنيكوف، إيه. إف.؛ كاياندر، آي. إن.؛ نيكولايف، في. في.؛ كوفش، إيه. آر.؛ ميخرين، إس. إس.؛ أوستينوف، في. إم.؛ جوكوف، إيه. إي.؛ ألفيروف، جيه. آي.؛ ليدنستوف، إن. إن.؛ بيمبرغ، دي. (مايو 2001). "خصائص الكسب والعتبة لأشعة الليزر ذات الطول الموجي الطويل القائمة على النقاط الكمومية InAs/GaAs المتكونة عن طريق فصل طور السبيكة المنشطة" . مجلة IEEE للإلكترونيات الكمومية . 37 (5): 676-683 . doi : 10.1109/3.918581 .
  13. ↑ لودال، بيتر؛ محموديان، سهند؛ ستوب، سورين (2015). "ربط الفوتونات المفردة والنقاط الكمومية المفردة بالبنى النانوية الضوئية". مراجعات الفيزياء الحديثة . 87 (2): 347-400 . arXiv : 1312.1079 . Bibcode : 2015RvMP...87..347L . doi : 10.1103/RevModPhys.87.347 . ISSN 0034-6861 . S2CID 118664135 .  
  14. ↑ إيزمان، دكتور في الطب؛ فان، ج.؛ ميغدال، أ.؛ بولياكوف، س. ف. (2011). "مقالة مراجعة مدعوة: مصادر وكواشف الفوتون المفرد" . مجلة الأدوات العلمية . 82 (7): 071101–071101–25. رمز Bibcode : 2011RScI...82g1101E . doi : 10.1063/1.3610677 . ISSN 0034-6748 . PMID 21806165 .  
  15. ↑ سينيلارت، باسكال؛ سولومون، غلين؛ وايت، أندرو (2017). "مصادر الفوتونات المفردة عالية الأداء من النقاط الكمومية لأشباه الموصلات". مجلة نيتشر لتقنية النانو . 12 (11): 1026-1039 . Bibcode : 2017NatNa..12.1026S . doi : 10.1038/nnano.2017.218 . ISSN 1748-3387 . PMID 29109549 .  
  16. ↑ لوس، دانيال؛ ديفينسينزو، ديفيد ب. (1998). "الحوسبة الكمومية باستخدام النقاط الكمومية" . مجلة Physical Review A. 57 ( 1): 120-126 . arXiv : cond-mat/9701055 . Bibcode : 1998PhRvA..57..120L . doi : 10.1103/PhysRevA.57.120 . ISSN 1050-2947 . 
  17. 1 2 ميشاليه، إكس.؛ بينو، إف إف؛ بينتوليلا، إل إيه؛ تساي، جي إم؛ دوس، إس.؛ لي، جي جي؛ سونداريسان، جي.؛ وو، إيه إم؛ غامبير، إس إس؛ فايس، إس. (2005). " النقاط الكمومية للخلايا الحية، والتصوير الحيوي، والتشخيص" . مجلة ساينس . 307 (5709): 538-544 . Bibcode : 2005Sci...307..538M . doi : 10.1126/science.1104274 . PMC 1201471. PMID 15681376 .  
  18. ↑ فاغنر، كريستيان؛ غرين، ماثيو إف بي؛ لاينن، فيليب؛ ديلمان، ثورستن؛ كروغر، بيتر؛ رولفينغ، مايكل؛ تيميروف، روسلان؛ تاوتز، إف. ستيفان (6 يوليو 2015). "مجهر النقاط الكمومية الماسح". رسائل المراجعة الفيزيائية . 115 (2) 026101. arXiv : 1503.07738 . Bibcode : 2015PhRvL.115b6101W . doi : 10.1103/ PhysRevLett.115.026101 . ISSN 0031-9007 . PMID 26207484. S2CID 1720328 .   
  19. ↑ راميريز، هـ. ي.؛ فلوريز، ج.؛ كاماتشو، أ. س. (2015). "التحكم الفعال في توليد التوافقي الثاني المعزز بالكولوم من انتقالات الإكسيتون في مجموعات النقاط الكمومية". الكيمياء الفيزيائية والكيمياء الفيزيائية . 17 (37): 23938-23946 . Bibcode : 2015PCCP...1723938R . doi : 10.1039/C5CP03349G . PMID: 26313884. S2CID : 41348562 .  
  20. ↑ كو-سوليفان، س.؛ ستيكل، ج.س.؛ وو، و.-ك.؛ باويندي، م.ج.؛ بولوفيتش، ف. (يوليو 2005). "طبقات أحادية من النقاط الكمومية المرتبة ذات مساحة كبيرة عبر فصل الطور أثناء عملية الطلاء بالدوران". مواد وظيفية متقدمة . 15 (7): 1117-1124 . doi : 10.1002/adfm.200400468 . S2CID 94993172 . 
  21. ↑ شو، شيشنغ؛ دادلاني، أنوب ل.؛ أشاريا، شينجيتا؛ شيندلر، بيتر؛ برينز، فريتز ب. (2016). "ترسيب طبقات أحادية من النقاط الكمومية واسعة النطاق بمساعدة حاجز تذبذبي بتقنية لانغمير-بلودجيت" . مجلة علوم الأسطح التطبيقية . 367 : 500-506 . Bibcode : 2016ApSS..367..500X . doi : 10.1016/j.apsusc.2016.01.243 .
  22. ↑ غورباتشيف، إي. أ.؛ غورياتشيفا، إي. يو.؛ غلوخوفسكوي، إي. جي. (يونيو 2016). "دراسة البنى متعددة الطبقات القائمة على أغشية لانغمير-بلودجيت لنقاط الكم CdSe/ZnS". BioNanoScience . 6 (2): 153–156 . doi : 10.1007/s12668-016-0194-0 . ISSN 2191-1630 . S2CID 139004694 .  
  23. ↑ أتشرمان، مارك؛ بيتروسكا، ميليسا أ.؛ كروكر، سكوت أ.؛ كليموف، فيكتور إ. (ديسمبر 2003). "نقل الطاقة في نطاق البيكوثانية في تجمعات نانوية من نوع لانغمير-بلودجيت لنقاط الكم". مجلة الكيمياء الفيزيائية ب . 107 (50): 13782-13787 . arXiv : cond-mat/0310127 . Bibcode : 2003cond.mat.10127A . doi : 10.1021/jp036497r . ISSN 1520-6106 . S2CID 97571829 .  
  24. 1 2 3 شياو، بينغوي؛ تشانغ، تشوفان؛ غي، جونجون؛ دينغ، يالي؛ تشن، شيوفنغ؛ تشانغ، جيان رونغ؛ دينغ، تشنغتاو؛ كامبي، يو؛ تالابين، ديمتري ف.؛ وانغ، يوانيوان (4 يناير 2023). "تخميل سطح البلورات النانوية غير العضوية شديدة الإضاءة وتشكيلها البصري المباشر" . مجلة نيتشر كوميونيكيشنز . 14 (1): 49. Bibcode : 2023NatCo..14...49X . doi : 10.1038/ s41467-022-35702-7 . ISSN 2041-1723 . PMC 9813348. PMID 36599825 .   
  25. ↑ الزيني، محمد صفوان؛ ينغ تشي ليو، جوزفين؛ ألانج أحمد، شهرول أينليا؛ محمد، عبد الرحمن؛ قمر الدين، مازليانا أحمد (يناير 2020). "تأثير الحبس الكمي والتعزيز الضوئي للتلألؤ الضوئي لنقاط الكم PbS و PbS / MnS" . العلوم التطبيقية . 10 (18): 6282. دوى : 10.3390/app10186282 . ردمك 2076-3417 . 
  26. ^ تشانغ ، ويندا. تشوانغ، ويدونغ؛ ليو، رونغوي؛ شينغ، شيانران؛ تشو، شيانغوي. ليو، هاوتشن؛ شو، بنج؛ وانغ، كاي. صن ، شياو وي (19 نوفمبر 2019). "النقاط الكمومية مزدوجة القشرة InP/ZnMnS/ZnS للأجهزة الباعثة للضوء" . ايه سي اس أوميغا . 4 (21): 18961–18968 . دوى : 10.1021/acsomega.9b01471 . ISSN 2470-1343 . بمك 6868586 . بميد 31763517 .   
  27. 1 2 فاسوديفان، د.؛ غادام، روهيت رانغاناثان؛ ترينشي، أدريان؛ كول، إيفان (5 يوليو 2015). "النقاط الكمومية ذات البنية الأساسية والغطاء: الخصائص والتطبيقات" . مجلة السبائك والمركبات . 636 : 395-404 . doi : 10.1016/j.jallcom.2015.02.102 . ISSN 0925-8388 . 
  28. 1 2 قشلاغي، نيجار؛ بيشة، هادي صدقات؛ كريم، م. ريزول؛ أونلو، حلمي (1 ديسمبر 2016). "تأثيرات إجهاد الواجهة على ZnSe/ (CdSe) من النوع الأول وZnSe/CdS من النوع II Core/Shell النقاط الكمومية" . بروسيديا الطاقة . 102 : 152– 163. بيب كود : 2016EnPro.102..152G . دوى : 10.1016/j.egypro.2016.11.330 . ردمك 1876-6102 . 
  29. 1 2 ريس، ب.؛ كارايون، س.؛ بلوز، ج.؛ برون، أ. (9 أكتوبر 2003). "بلورات نانوية ذات بنية أساسية/غلافية منخفضة التشتت من نوع CdSe/ZnSe وCdSe/ZnSe/ZnS: التحضير والدراسات البصرية" . المعادن الاصطناعية . وقائع المؤتمر الدولي الخامس حول المجسات البصرية للبوليمرات المترافقة والهياكل النانوية العضوية وغير العضوية. 139 (3): 649-652 . doi : 10.1016/S0379-6779(03)00335-7 . ISSN 0379-6779 . 
  30. ^ دونغ، أنجانج؛ أيها شينغتشن؛ تشن، يونيو؛ كانغ، ييجين؛ جوردون، توماس. كيكاوا، جيمس م.؛ موراي ، كريستوفر ب. (2011-02-02). "استراتيجية تبادل الروابط المعممة التي تمكن من التشغيل السطحي المتسلسل للبلورات النانوية الغروية" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 133 (4): 998-1006 . بيب كود : 2011JAChS.133..998D . دوى : 10.1021/ja108948z . ISSN 0002-7863 . بميد 21175183 . S2CID 207060827 .   
  31. ↑ بروتيسيسكو، لوريدانا؛ وآخرون (2015). "بلورات نانوية من بيروفسكايت هاليد الرصاص السيزيوم (CsPbX3 ، حيث X=Cl، Br، و/أو I): مواد إلكترونية ضوئية جديدة تُظهر انبعاثًا ساطعًا مع نطاق ألوان واسع" . رسائل نانو . 15 (6): 3692-3696 . doi : 10.1021/nl5048779 . PMC 4462997. PMID 25633588 .   
  32. ↑ مانغوليني، ل.؛ ثيمسن، إ.؛ كورتشاجن، يو. (2005). "تخليق بلورات السيليكون النانوية المضيئة باستخدام البلازما بكفاءة عالية". رسائل نانو . 5 (4): 655-659 . Bibcode : 2005NanoL...5..655M . doi : 10.1021/nl050066y . PMID 15826104 . 
  33. ↑ كنيبينغ، ج.؛ ويغرز، هـ.؛ ريلينغهاوس، ب.؛ روث، ب.؛ كونجودزيتش، د.؛ ماير، س. (2004). "تخليق جسيمات نانوية من السيليكون عالية النقاء في مفاعل ميكروويف منخفض الضغط". مجلة علوم النانو وتكنولوجيا النانو . 4 (8): 1039-1044 . doi : 10.1166 / jnn.2004.149 . PMID 15656199. S2CID 2461258 .  
  34. ↑ سانكاران، آر إم؛ هولونغا، دي؛ فلاغان، آر سي؛ جيابيس، كيه بي (2005). "تخليق جسيمات نانوية من السيليكون ذات إضاءة زرقاء باستخدام التفريغات الدقيقة عند الضغط الجوي" (ملف PDF) . رسائل نانو . 5 (3): 537-541 . Bibcode : 2005NanoL...5..537S . doi : 10.1021/nl0480060 . PMID 15755110 . 
  35. ↑ كورتشاجن، يو (2009). "تخليق بلورات نانوية من أشباه الموصلات باستخدام البلازما غير الحرارية". مجلة الفيزياء د: الفيزياء التطبيقية . 42 (11) 113001. رمز Bibcode : 2009JPhD...42k3001K . doi : 10.1088/0022-3727/42/11/113001 . S2CID 121602427 . 
  36. ↑ باي، إكس دي؛ كورتشاجن، يو. (2009). "بلورات نانوية حرة قائمة بذاتها من سبيكة السيليكون والجرمانيوم مُصنّعة بالبلازما غير الحرارية". تقنية النانو . 20 (29) 295602. Bibcode : 2009Nanot..20C5602P . doi : 10.1088/0957-4484/20/29/295602 . PMID 19567968. S2CID 12178919 .  
  37. ↑ باي، إكس دي؛ جريسباك، آر؛ ليبتاك، آر دبليو؛ كامبل، إس إيه؛ كورتشاجن، يو. (2008). "كفاءة التطعيم، وموقع المطعم، وأكسدة بلورات السيليكون النانوية" (ملف PDF) . رسائل الفيزياء التطبيقية . 92 (2): 123102. رمز Bibcode : 2008ApPhL..92b3102S . doi : 10.1063/1.2830828 . S2CID 121329624 . 
  38. ↑ ني، زي واي؛ بي، إكس دي؛ علي، إم؛ تشو، إس؛ نوزاكي، تي؛ يانغ، دي (2015). "بلورات نانوية من السيليكون المطعّم قائمة بذاتها مُصنّعة بالبلازما". مجلة الفيزياء د: الفيزياء التطبيقية . 48 (31) 314006. رمز Bibcode : 2015JPhD...48E4006N . doi : 10.1088/0022-3727/48/31/314006 . S2CID 118926523 . 
  39. ↑ بيريرا، ر.ن.؛ ألميدا، أ.ج. (2015). "جسيمات نانوية من أشباه الموصلات المشوبة المصنعة في بلازما الطور الغازي". مجلة الفيزياء د: الفيزياء التطبيقية . 48 (31) 314005. رمز Bibcode : 2015JPhD...48E4005P . doi : 10.1088/0022-3727/48/31/314005 . S2CID 123881981 . 
  40. ↑ مانغوليني، ل.؛ كورتشاجن، يو. (2007). "تخليق أحبار بلورات السيليكون النانوية بمساعدة البلازما". المواد المتقدمة . 19 (18): 2513-2519 . Bibcode : 2007AdM....19.2513M . doi : 10.1002/adma.200700595 . S2CID 95855020 . 
  41. ↑ باي، إكس.-دي.؛ يو، تي.؛ يانغ، دي. (2014). "مذيلات قابلة للتشتت في الماء تحتوي على نقاط كمومية من السيليكون، مُجمَّعة ذاتيًا من بوليمر أمفيباتي". توصيف الجسيمات وأنظمة الجسيمات . 31 (7): 751-756 . doi : 10.1002/ppsc.201300346 . S2CID 95841139 . 
  42. ↑ بيتا، جيه آر؛ جونسون، إيه سي؛ تايلور، جيه إم؛ ليرد، إي إيه؛ ياكوبي، إيه؛ لوكين، إم دي؛ ماركوس، سي إم؛ هانسون، إم بي؛ جوسارد، إيه سي (30 سبتمبر 2005). "التحكم المتماسك في دوران الإلكترونات المقترنة في النقاط الكمومية لأشباه الموصلات". مجلة ساينس . 309 (5744): 2180-2184 . رمز Bibcode : 2005Sci...309.2180P . doi : 10.1126/science.1116955 . eISSN 1095-9203 . ISSN 0036-8075 . PMID 16141370. S2CID 9107033 .    
  43. ↑ براني، آرثر؛ كومار، سانتوش؛ برو، رافائيل؛ جيراردو، برايان د. (22 مايو 2017). " مصفوفات محددة من الباعثات الكمومية المستحثة بالإجهاد في أشباه موصلات ثنائية الأبعاد" . نيتشر كوميونيكيشنز . 8 (1) 15053. arXiv : 1610.01406 . Bibcode : 2017NatCo...815053B . doi : 10.1038/ncomms15053 . eISSN 2041-1723 . PMC 5458118. PMID 28530219 .   
  44. ↑ كوفنهوفن، ليو؛ ماركوس، تشارلز (يونيو 1998). "النقاط الكمومية" . عالم الفيزياء . 11 (6): 35-40 . doi : 10.1088/2058-7058/11/6/26 . ISSN 0953-8585 . 
  45. ↑ كلارك، بيب؛ رادتكه، حنا؛ بينغباد، أتيب؛ ويليامسون، أندرو؛ سبنسر، بن؛ هاردمان، سامانثا؛ نيو، دارين؛ فيركلو، سيمون؛ وآخرون . (2017). "تأثير التخميل للكادميوم في الخلايا الشمسية ذات النقاط الكمومية الغروية PbS/CdS: دراسة باستخدام تحليل العمق على مستوى النانومتر" . Nanoscale . 9 (18): 6056–6067 . doi : 10.1039/c7nr00672a . PMID 28443889 .  
  46. ^ سترانسكي ، إيفان ن. كراستانوف، لوبومير (1938). "Zur Theorie der orientierten Ausscheidung von Ionenkristallen aufeinander" [ حول نظرية الترسيب الموجه للبلورات الأيونية على بعضها البعض ] . Abhandlungen der Mathematics-Naturwissenschaftlichen Klasse IIb. Akademie der Wissenschaften Wien (باللغة الألمانية). 146 : 797– 810. دوى : 10.1007 / BF01798103 . S2CID 93219029 . 
  47. ↑ ليونارد، د.؛ بوند، ك.؛ بيتروف، ب.م. (1994). "سُمك الطبقة الحرج لجزر InAs ذاتية التجميع على GaAs". مجلة Physical Review B. 50 ( 16): 11687–11692 . Bibcode : 1994PhRvB..5011687L . doi : 10.1103/PhysRevB.50.11687 . ISSN 0163-1829 . PMID 9975303 .  
  48. ↑ غروندمان، م.؛ كريستن، ج.؛ ليدينتسوف، ن.ن.؛ بوهرر، ج.؛ بيمبرغ، د. (1995). "خطوط تألق فائقة الدقة من نقاط كمومية مفردة". رسائل المراجعة الفيزيائية . 74 (20): 4043. doi : 10.1103/PhysRevLett.74.4043 .
  49. ^ يونيدا، يونيو؛ تاكيدا، كينتا؛ أوتسوكا، توموهيرو؛ ناكاجيما، تاكاشي؛ ديلبيك، ماتيو ر. أليسون، جايلز. هوندا، تاكومو؛ كوديرا، تيتسو؛ أودا، شونري؛ هوشي، يوسوكي؛ أوسامي، نوريتاكا؛ إيتو، كوهي م. تاروشا، سيجو (18 ديسمبر 2017). “الكيوبت الكمي ذو النقطة الكمومية مع التماسك المحدود بضوضاء الشحن والإخلاص أعلى من 99.9٪”. تكنولوجيا النانو الطبيعة . 13 (2): 102– 106. أرخايف : 1708.01454 . دوى : 10.1038/s41565-017-0014-x . إيسن 1748-3395 . ردمك 1748-3387 . PMID 29255292 . S2CID 119036164 .    
  50. ^ تورتشيتي، ماركو. هومول، هارالد. سيباستيانو، فابيو؛ فيراري، جورجيو؛ شاربون، إدواردو؛ براتي، إنريكو (2015). “نظام ثقب واحد قابل للضبط لترانزستور تأثير مجال السيليكون في تقنية CMOS القياسية”. الفيزياء التطبيقية السريعة . 9 (11) 014001. دوى : 10.7567/APEX.9.014001 . S2CID 124809958 . 
  51. ↑ لي، إس دبليو؛ ماو، سي؛ فلين، سي إي؛ بيلشر، إيه إم (2002). "ترتيب النقاط الكمومية باستخدام فيروسات معدلة وراثيًا". مجلة ساينس . 296 (5569): 892-895 . رمز Bibcode : 2002Sci...296..892L . doi : 10.1126/science.1068054 . PMID 11988570. S2CID 28558725 .  
  52. ↑ Whaley, SR; English, DS; Hu, EL; Barbara, PF; Belcher, AM (2000). "اختيار الببتيدات ذات الخصوصية في الارتباط بأشباه الموصلات لتجميع البلورات النانوية الموجهة". Nature . 405 ( 6787): 665–668 . Bibcode : 2000Natur.405..665W . doi : 10.1038/35015043 . PMID 10864319. S2CID 4429190 .  
  53. ↑ جويد، أ.م.؛ تشاتوبادياي، س.؛ وينك، د.ج.؛ بيج، ل.إ.؛ سني، ب.ت. (2013). "تخليق النقاط الكمومية CdSe:Cu4 المشوبة باستخدام بذور العناقيد". ACS Nano . 7 (4): 3190–3197 . Bibcode : 2013ACSNa...7.3190J . doi : 10.1021/nn305697q . PMID 23441602 . 
  54. ↑ سوتر، ويل (30 مايو 2013). "طريقة التخليق بالتدفق المستمر لنقاط الكم الفلورية" . AZo Nano . تم ​​الاطلاع عليه في 19 يوليو 2015 .
  55. ↑ "شركة المواد الكمومية تحقق إنجازاً هاماً في الإنتاج الضخم للنقاط الكمومية" . 2011. مؤرشف من الأصل في 10 فبراير 2015. تم الاطلاع عليه في 7 يوليو 2011 .
  56. ↑ "نانكو وداو تستعدان للحصول على أوضح صورة حتى الآن" . صحيفة التايمز . 25 سبتمبر 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 مايو 2015 .
  57. ↑ MFTTech (24 مارس 2015). "شركة إل جي إلكترونيكس تتعاون مع شركة داو لتسويق تلفزيون إل جي الجديد فائق الوضوح بتقنية النقاط الكمومية" . مؤرشف من الأصل في 18 مايو 2015. تم الاطلاع عليه في 9 مايو 2015 .
  58. هاردمان ، ر . (2006). "مراجعة سمية النقاط الكمومية: تعتمد السمية على العوامل الفيزيائية والكيميائية والبيئية" . منظورات الصحة البيئية . 114 (2): 165-172 . Bibcode : 2006EnvHP.114..165H . doi : 10.1289 / ehp.8284 . PMC 1367826. PMID 16451849 .  
  59. 1 2 بيلي، جيه إل؛ دار، إيه إس؛ سانر، إم إيه (2009). "حالة المعرفة الأكاديمية حول سمية ومصير النقاط الكمومية في الجسم" . العلوم السمية . 112 (2): 276-296 . doi : 10.1093/toxsci/kfp188 . PMC 2777075. PMID 19684286 .  
  60. 1 2 3 4 تسوي، كيم م.؛ داي، تشين؛ ألمان، بنجامين أ.؛ تشان، وارن سي دبليو (19 مارس 2013). "هل النقاط الكمومية سامة؟ استكشاف التباين بين دراسات زراعة الخلايا والدراسات الحيوانية". مجلة أبحاث الكيمياء . 46 (3): 662-671 . doi : 10.1021/ar300040z . PMID 22853558 . 
  61. ↑ ديرفوس، أوستن م.؛ تشان، وارن سي دبليو؛ بهاتيا، سانجيتا ن. (يناير 2004). "دراسة السمية الخلوية لنقاط الكم شبه الموصلة" . رسائل نانو . 4 (1): 11-18 . Bibcode : 2004NanoL...4...11D . doi : 10.1021/nl0347334 . PMC 5588688. PMID 28890669 .  
  62. ↑ ليو، وي؛ تشانغ، شوبينغ؛ وانغ، ليكسين؛ كو، تشن؛ تشانغ، تشانغوين؛ هونغ، لي؛ يوان، لين؛ هوانغ، زيهاو؛ وانغ، تشي (29 سبتمبر 2011). "الاضطرابات المورفولوجية والوظيفية التي تُحدثها النقاط الكمومية من سيلينيد الكادميوم (CdSe) في كبد الفئران" . PLOS ONE . 6 (9) e24406. Bibcode : 2011PLoSO...624406L . doi : 10.1371/journal.pone.0024406 . PMC 3182941. PMID 21980346 .  
  63. ↑ باراك، دبليو جيه؛ بودرو، آر؛ لو غروس، إم؛ جيريون، دي؛ زانشيه، دي؛ ميشيل، سي إم؛ ويليامز، إس سي؛ أليفيساتوس، إيه بي؛ لارابيل، سي. (18 يونيو 2002). "دراسات حول حركة الخلايا وإمكانية انتشارها باستخدام تصوير النقاط الكمومية لمسارات البلعمة" . المواد المتقدمة (مخطوطة مقدمة). 14 (12): 882-885 . Bibcode : 2002AdM....14..882P . doi : 10.1002/1521-4095(20020618)14:12 < 882::AID-ADMA882 > 3.0.CO ; 2-Y . S2CID 54915101 . 
  64. ↑ غرين، مارك؛ هاومان، إميلي (2005). "النقاط الكمومية لأشباه الموصلات وكسر الحمض النووي الناتج عن الجذور الحرة". الاتصالات الكيميائية (1): 121-123 . doi : 10.1039/b413175d . PMID 15614393 . 
  65. ↑ هاوك، تي إس؛ أندرسون، آر إي؛ فيشر، إتش سي؛ نيوبيجينج، إس؛ تشان، دبليو سي دبليو (2010). "تقييم سمية النقاط الكمومية في الجسم الحي". سمول . 6 ( 1): 138-144 . Bibcode : 2010Small...6..138H . doi : 10.1002/smll.200900626 . PMID 19743433. S2CID 7125377 .  
  66. ^ سو تشوي، هاك؛ ليو، وينهاو؛ ميسرا، بريتي؛ تاناكا، إيتشي؛ زيمر، جون ب. إيتي إيبي، بينيل؛ باويندي، مونجي جي؛ فرانجيوني ، جون ف. (1 أكتوبر 2007). "التصفية الكلوية للنقاط الكمومية" . التكنولوجيا الحيوية الطبيعية . 25 (10): 1165–1170 . دوى : 10.1038/nbt1340 . بمك 2702539 . بميد 17891134 .  
  67. ↑ فيشر، هانز سي؛ هاوك، تانيا إس؛ غوميز-أريستيزابال، أليخاندرو؛ تشان، وارن سي دبليو (18 يونيو 2010). "استكشاف خلايا البالعات الكبدية الأولية لدراسة تفاعلات النقاط الكمومية مع الأنظمة البيولوجية". المواد المتقدمة . 22 (23): 2520-2524 . Bibcode : 2010AdM....22.2520F . doi : 10.1002/adma.200904231 . PMID 20491094. S2CID 205236024 .  
  68. ↑ بيرا، ديباسيس؛ تشيان، لي؛ تسينغ، تينغ-كوان؛ هولواي، بول هـ. (24 مارس 2010). "النقاط الكمومية وتطبيقاتها متعددة الأنماط: مراجعة" . المواد . 3 (4): 2260-2345 . Bibcode : 2010Mate....3.2260B . doi : 10.3390/ma3042260 .
  69. ↑ فان دريل، أ. ف. (2005). "معدل الانبعاث التلقائي المعتمد على التردد من بلورات نانوية من سيلينيد الكادميوم وتيلوريد الكادميوم: تأثير الحالات المظلمة" ( ملف PDF) . رسائل المراجعة الفيزيائية . 95 (23) 236804. arXiv : cond-mat/0509565 . Bibcode : 2005PhRvL..95w6804V . doi : 10.1103/PhysRevLett.95.236804 . PMID 16384329. S2CID 4812108. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 2 مايو 2019. تم الاسترجاع في 16 سبتمبر 2007 .  
  70. ↑ ليذرديل، كاليفورنيا؛ وو، دبليو-كيه؛ ميكوليك، إف في؛ باويندي، إم جي (2002). "حول المقطع العرضي للامتصاص لنقاط الكم النانوية من سيلينيد الكادميوم". مجلة الكيمياء الفيزيائية ب . 106 (31): 7619-7622 . doi : 10.1021/jp025698c .
  71. ↑ توريس، سي.؛ لوبيز سواريز، أ.؛ كان أوك، ب.؛ رانجيل روخو، ر.؛ تامايو ريفيرا، ل.؛ أوليفر، أ. (24 يوليو 2015). "تأثير كير البصري الجماعي الذي تُظهره تركيبة متكاملة من النقاط الكمومية السيليكونية وجزيئات الذهب النانوية المدمجة في السيليكا المزروعة بالأيونات" . تقنية النانو . 26 (29) 295701. Bibcode : 2015Nanot..26C5701T . doi : 10.1088/0957-4484 / 26/29/295701 . ISSN 0957-4484 . PMID 26135968. S2CID 45625439 .   
  72. ↑ لوس، د.؛ دي فينسينزو، د.ب. (يناير 1997). "الحوسبة الكمومية باستخدام النقاط الكمومية". مجلة Physical Review A. 57 ( 1) (نُشرت عام 1998): 120. arXiv : cond-mat/9701055 . Bibcode : 1998PhRvA..57..120L . doi : 10.1103/PhysRevA.57.120 . S2CID 13152124 . 
  73. ↑ يزداني، سجاد؛ بيتس، مايكل طومسون (26 أكتوبر 2018). "التجميع الذاتي النانوي للمواد الكهروحرارية: مراجعة للمناهج القائمة على الكيمياء" . تقنية النانو . 29 (43): 432001. Bibcode : 2018Nanot..29Q2001Y . doi : 10.1088/1361-6528/aad673 . ISSN 0957-4484 . PMID 30052199 .  
  74. ↑ بوكس، صباح ك.؛ فلوريال، جان بيير؛ كانر، ريتشارد ب. (2010). "مواد نانوية التركيب للتطبيقات الكهروحرارية". مجلة الاتصالات الكيميائية . 46 (44): 8311-8324 . doi : 10.1039/c0cc02627a . ISSN 1359-7345 . PMID 20922257 .  
  75. ↑ تشاو، ييكسين؛ دايك، جيفري س.؛ بوردا، كليمنس (2011). "نحو مواد كهروحرارية نانوية عالية الأداء: التقدم المحرز في مناهج كيمياء المحاليل من الأسفل إلى الأعلى" . مجلة كيمياء المواد . 21 (43): 17049. doi : 10.1039/c1jm11727k . ISSN 0959-9428 . 
  76. ↑ أتشرمان، م.؛ بيتروسكا، م.أ.؛ سميث، د.ل.؛ كوليسكي، د.د.؛ كليموف، ف.إ. (2004). "ضخ نقل الطاقة لبلورات نانوية من أشباه الموصلات باستخدام بئر كمومي متنامٍ". مجلة نيتشر . 429 (6992): 642-646 . Bibcode : 2004Natur.429..642A . doi : 10.1038/nature02571 . PMID 15190347. S2CID 4400136 .  
  77. ↑ تشيرن، مارغريت؛ كايز، جوشوا سي؛ بوكوري، شاشي؛ دينيس، أليسون إم. (24 يناير 2019). "الاستشعار باستخدام النقاط الكمومية لأشباه الموصلات المتألقة ضوئيًا" . طرق وتطبيقات في التألق . 7 (1): 012005. Bibcode : 2019MApFl...7a2005C . doi : 10.1088/2050-6120/aaf6f8 . ISSN 2050-6120 . PMC 7233465. PMID 30530939 .   
  78. ↑ مونجين، سي.؛ غاراكياراغي، إس.؛ رازغونيفا، إن.؛ زامكوف، إم.؛ كاستيلانو، إف إن (2016). "الملاحظة المباشرة لانتقال طاقة الحالة الثلاثية من البلورات النانوية لأشباه الموصلات" . مجلة ساينس . 351 (6271): 369-372 . Bibcode : 2016Sci...351..369M . doi : 10.1126/science.aad6378 . PMID 26798011 . 
  79. والينغ ، إم إيه ؛ نوفاك، شيبارد (فبراير 2009). "النقاط الكمومية للتصوير الخلوي الحي والتصوير الحيوي" . المجلة الدولية للعلوم الجزيئية . 10 (2): 441-491 . doi : 10.3390/ijms10020441 . PMC 2660663. PMID 19333416 .  
  80. ↑ ستوكرت، خوان كارلوس؛ بلازكيز كاسترو، ألفونسو (2017). "الفصل 18: المؤشرات الصلبة المضيئة" . المجهر الفلوري في علوم الحياة . دار بنثام للعلوم. الصفحات 606-641 . ISBN  978-1-68108-519-7أُرشف من الأصل في 14 مايو 2019. تم الاطلاع عليه في 24 ديسمبر 2017 .
  81. ↑ مارشوك، ك.؛ غو، ي.؛ صن، و.؛ فيلا، ج.؛ فانغ، ن. (2012). "تتبع عالي الدقة باستخدام النقاط الكمومية غير الوامضة يحل الإزاحة الرأسية على المستوى النانوي" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 134 (14): 6108-6111 . Bibcode : 2012JAChS.134.6108M . doi : 10.1021/ja301332t . PMID 22458433 . 
  82. ↑ لين، إل إيه؛ سميث، إيه إم؛ ليان، تي؛ ني، إس. (2014). "نقاط كمومية مدمجة ومثبطة للوميض لتتبع الجسيمات المفردة في الخلايا الحية" . مجلة الكيمياء الفيزيائية ب . 118 (49): 14140-14147 . Bibcode : 2014JPCB..11814140L . doi : 10.1021/jp5064325 . PMC 4266335. PMID 25157589 .  
  83. ↑ SPIE (2014). "عرض بول سيلفين حول المواضيع الساخنة: نقاط كمومية صغيرة جديدة لعلم الأعصاب". غرفة أخبار SPIE . doi : 10.1117/2.3201403.17 .
  84. ↑ توكوماسو، ف؛ فيرهيرست، ر.م؛ أوستيرا، ج.ر؛ بريتين، ن.ج؛ هوانغ، ج؛ ويليمز، ت.إ؛ دفوراك، ج.أ (2005). "تعديلات النطاق 3 في كريات الدم الحمراء المصابة بطفيل الملاريا المتصورة المنجلية من النوعين AA وCC، تم قياسها بواسطة تحليل الارتباط الذاتي باستخدام النقاط الكمومية" . مجلة علوم الخلية . 118 (5): 1091-1098 . doi : 10.1242/jcs.01662 . PMID 15731014 . 
  85. ↑ داهان، م. (2003). " ديناميكيات انتشار مستقبلات الجلايسين كما كُشِف عنها بواسطة تتبع النقاط الكمومية المفردة". مجلة ساينس . 302 (5644): 442-445 . Bibcode : 2003Sci...302..442D . doi : 10.1126/science.1088525 . PMID 14564008. S2CID 30071440 .  
  86. ↑ هاورث، م.؛ ليو، و.؛ بوثينفيتيل، س.؛ تشنغ، ي.؛ مارشال، ل. ف.؛ شميدت، م. م.؛ ويتروب، ك. د.؛ باويندي، م. ج.؛ تينغ، أ. ي. (2008). " نقاط كمومية أحادية التكافؤ صغيرة الحجم لتصوير المستقبلات على الخلايا الحية" . مجلة نيتشر ميثودز . 5 (5): 397-399 . doi : 10.1038/nmeth.1206 . PMC 2637151. PMID 18425138 .  
  87. ↑ أكرمان، م. إي.؛ تشان، و. س. و.؛ لاكونين، ب.؛ بهاتيا، س. ن.؛ روسلاهتي، إ. (2002). "استهداف البلورات النانوية في الجسم الحي" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 99 (20): 12617-12621 . Bibcode : 2002PNAS...9912617A . doi : 10.1073 / pnas.152463399 . PMC 130509. PMID 12235356 .  
  88. ↑ فارلو، ج.؛ سيو، د.؛ برودرز، ك.إ.؛ تايلور، م.ج.؛ غارتنر، ز.ج.؛ جون، ي.و. (2013). "تكوين نقاط كمومية أحادية التكافؤ موجهة عن طريق الاستبعاد الفراغي" . نيتشر ميثودز . 10 (12): 1203-1205 . doi : 10.1038/nmeth.2682 . PMC 3968776. PMID 24122039 .  
  89. ↑ دواراكانات، س.؛ برونو، ج. ج.؛ شاستري، أ.؛ فيليبس، ت.؛ جون، أ.؛ كومار، أ.؛ ستيفنسون، ل. د. (2004). "تُغير مُقترنات النقاط الكمومية مع الأجسام المضادة والأبتامرات من تألقها عند ارتباطها بالبكتيريا". مجلة الاتصالات البحثية في الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية . 325 (3): 739-743 . Bibcode : 2004BBRC..325..739D . doi : 10.1016/j.bbrc.2004.10.099 . PMID 15541352 . 
  90. ↑ زيريبتسكي، د.؛ شيل، م.؛ تشانغ، ي.؛ برونشتاين، ن.؛ طومسون، س.؛ بريت، د.؛ سالمرون، م.؛ أليفيساتوس، ب.؛ وانغ، ل.-و. (2014). "هيدروكسيل سطح بلورات PbS النانوية المُخَمَّلة بحمض الأوليك" . مجلة ساينس (مخطوطة مُقَدَّمة). 344 (6190): 1380-1384 . Bibcode : 2014Sci...344.1380Z . doi : 10.1126/science.1252727 . PMID: 24876347. S2CID : 206556385 .  
  91. 1 2 بالو، ب.؛ لاغرهولم، ب.س.؛ إرنست، ل.أ.؛ بروشيز، م.ب.؛ واغونر، أ.س. (2004). "التصوير غير الجراحي للنقاط الكمومية في الفئران". كيمياء الاقتران الحيوي . 15 (1): 79-86 . doi : 10.1021/bc034153y . PMID 14733586 . 
  92. ↑ لو، تشيسونغ؛ لي، تشانغ مينغ؛ باو، هايفنغ؛ تشياو، يان؛ توه، يينغهوي؛ يانغ، شو (20 مايو 2008). "آلية النشاط المضاد للميكروبات لنقاط الكم CdTe". لانغمير: مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية للأسطح والغرويات . 24 (10): 5445-5452 . doi : 10.1021/la704075r . ISSN 0743-7463 . PMID 18419147 .  
  93. ^ عبد المحمدي، محمد حسين. فلاحيان، فارناك؛ فخرويان، زهرة؛ كماليان، موزجان؛ كيهانفار، بيمان؛ م هارسيني، فراز؛ شفيخاني، عزيز الله (ديسمبر 2017). "تطبيق التركيب النانوي الجديد لأكسيد الزنك والمركبات النانوية Ag/Fe/ZnO كسوائل نانوية ذات أساس مائي للنظر في التأثيرات السامة للخلايا في المختبر ضد خلايا سرطان الثدي MCF-7" . الخلايا الاصطناعية، طب النانو، والتكنولوجيا الحيوية . 45 (8): 1769–1777 . دوى : 10.1080 / 21691401.2017.1290643 . ISSN 2169-141X . بميد 28278581 .  
  94. ^ ريش جينجر، يوت؛ جرابول، ماركوس. كافاليير جاريكوت، سارة؛ نيتشكي، رولاند؛ نان توماس (28 أغسطس 2008). “النقاط الكمومية مقابل الأصباغ العضوية كتسميات الفلورسنت”. طرق الطبيعة . 5 (9): 763-775 . دوى : 10.1038/nmeth.1248 . بميد 18756197 . S2CID 9007994 .  
  95. ↑ ألجار، دبليو. روس؛ كرول، أولريش ج. (7 نوفمبر 2007). "النقاط الكمومية كواهب في نقل طاقة الرنين الفلوري للتحليل الحيوي للأحماض النووية والبروتينات والجزيئات البيولوجية الأخرى". الكيمياء التحليلية والكيمياء الحيوية التحليلية . 391 (5): 1609-1618 . doi : 10.1007/s00216-007-1703-3 . PMID 17987281. S2CID 20341752 .  
  96. ↑ بين، غاري؛ بولدت، كلاوس؛ كيركوود، نيكولاس؛ مولفاني، بول (7 أغسطس 2014). "انتقال الطاقة بين النقاط الكمومية وجزيئات الصبغة المترافقة". مجلة الكيمياء الفيزيائية ج . 118 (31): 18079-18086 . doi : 10.1021/jp502033d .
  97. ↑ تشوي، هـ.-س.؛ ليو، و.؛ ميسرا، ب.؛ تاناكا، إ.؛ زيمر، ج.ب.؛ إيبي، ب.إ.؛ باويندي، م.ج.؛ فرانجيوني، ج.ف. (2007). "التصفية الكلوية للنقاط الكمومية" . مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 25 (10): 1165-1170 . doi : 10.1038/nbt1340 . PMC 2702539. PMID 17891134 .  
  98. ↑ شاري، أ.؛ زولدان، ج.؛ أدامو، أ.؛ سيم، واي.؛ تشو، ن.؛ جاكسون، إ.؛ ماو، س.؛ شنايدر، س.؛ هان، م.-ج.؛ ليتون-جين، أ.؛ باستو، ب.أ.؛ جونجونوالا، س.؛ لي، ج.؛ هيلر، د.أ.؛ كانغ، ج.و.؛ هارتولاروس، ج.س.؛ كيم، ك.-س.؛ أندرسون، د.ج.؛ لانجر، ر.؛ جنسن، ك.ف. (2013). "منصة ميكروفلويدية خالية من النواقل للتوصيل داخل الخلايا" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 110 (6): 2082-2087 . Bibcode : 2013PNAS..110.2082S . doi : 10.1073/pnas.1218705110 . PMC 3568376 . PMID 23341631 .  
  99. ↑ شالر، ر.؛ كليموف، ف. (2004). "مضاعفة حاملات الشحنة بكفاءة عالية في بلورات نانوية من سيلينيد الرصاص: تطبيقات في تحويل الطاقة الشمسية". رسائل المراجعة الفيزيائية . 92 (18) 186601. arXiv : cond-mat/0404368 . Bibcode : 2004PhRvL..92r6601S . doi : 10.1103 /PhysRevLett.92.186601 . PMID 15169518. S2CID 4186651 .  
  100. ↑ راميرو، إينيغو؛ مارتي، أنطونيو (يوليو 2021). "الخلايا الشمسية ذات النطاق المتوسط: الحاضر والمستقبل" . التقدم في مجال الخلايا الكهروضوئية: البحوث والتطبيقات . 29 (7): 705-713 . doi : 10.1002/pip.3351 . ISSN 1062-7995 . S2CID 226335202 .  
  101. ↑ ألكسندر، م.؛ أغواس، هـ.؛ فورتوناتو، إ.؛ مارتينز، ر.؛ مينديز، م. ج. (17 نوفمبر 2021). "إدارة الضوء باستخدام النقاط النانوية الكمومية في أشباه الموصلات المضيفة" . الضوء: العلوم والتطبيقات . 10 (1): 231. Bibcode : 2021LSA....10..231A . doi : 10.1038/s41377-021-00671- x . ISSN 2047-7538 . PMC 8595380. PMID 34785654 .   
  102. 1 2 كيم، جي هوان؛ أركير، ف. بيلايو غارسيا دي؛ يون، يونغ جين؛ لان، شينتشنغ؛ ليو، منجشيا؛ فوزني، أولكسندر؛ يانغ، زينيو؛ فان، فينججيا؛ ايب ، ألكسندر هـ. (2015-11-2). “الخلايا الكهروضوئية ذات النقاط الكمومية الغروية عالية الكفاءة عبر الطبقات الأحادية القوية المجمعة ذاتيًا”. رسائل النانو . 15 (11): 7691–7696 . بيب كود : 2015NanoL..15.7691K . دوى : 10.1021/acs.nanolett.5b03677 . بميد 26509283 . 
  103. 1 2 كريبس، فريدريك سي؛ ترومهولت، توماس. يورجنسن، ميكيل (2010). “رفع مستوى تصنيع الخلايا الشمسية البوليمرية باستخدام المعالجة الكاملة للفة”. مقياس النانو . 2 (6): 873–886 . بيب كود : 2010نانوس...2..873 K . دوى : 10.1039/b9nr00430k . بميد 20648282 . 
  104. ↑ بارك، كوانغ تاي؛ كيم، هان جونغ؛ بارك، مين جون؛ جيونغ، جون هو؛ لي، جيهي؛ تشوي، داي غيون؛ لي، جونغ هو؛ تشوي، جون هيوك (15 يوليو 2015). "خلية شمسية هجينة من أسلاك نانوية من السيليكون/PEDOT:PSS بكفاءة 13.2% باستخدام قطب كهربائي شبكي من الذهب مطبوع بتقنية النقل" . التقارير العلمية . 5 12093. Bibcode : 2015NatSR...512093P . doi : 10.1038/srep12093 . PMC 4502511. PMID 26174964 .  
  105. ↑ ليشكيس، كورتيس س.؛ ديفاكار، راماتشاندران؛ باسو، جويسوريا؛ إيناتشي-بومر، إميل؛ بوركر، جانيس إي.؛ كارتر، سي. باري؛ كورتشاجن، أوفه ر.؛ نوريس، ديفيد ج.؛ أيديل، إيراي س. (1 يونيو 2007). "تحسيس ضوئي لأسلاك نانوية من أكسيد الزنك بنقاط كمومية من سيلينيد الكادميوم للأجهزة الكهروضوئية". رسائل نانو . 7 (6): 1793-1798 . Bibcode : 2007NanoL...7.1793L . doi : 10.1021/nl070430o . PMID 17503867 . 
  106. 1 2 شيه، تشاو؛ ني، بياو؛ تسنغ، لونغوي. ليانغ، فنغ شيا؛ وانغ، مينغ تشنغ؛ لو، لينباو؛ فنغ، مي. يو، يونغ تشيانغ؛ وو ، تشون يان (22 أبريل 2014). “الترابط الأساسي – الصدفي لمصفوفات أسلاك السيليكون النانوية ونقاط الكم الكربونية للأجهزة الكهروضوئية وأجهزة الكشف الضوئي ذاتية القيادة”. ايه سي اس نانو . 8 (4): 4015-4022 . بيب كود : 2014ACSNa...8.4015X . دوى : 10.1021/nn501001j . بميد 24665986 . 
  107. ↑ غوبتا، فيناي؛ تشودري، نيراج؛ سريفاستافا، ريتو؛ شارما، غوري دات؛ بهاردواج، راميل؛ تشاند، سوريش (6 يوليو 2011). "نقاط الكم الجرافينية المضيئة للأجهزة الكهروضوئية العضوية". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 133 (26): 9960-9963 . Bibcode : 2011JAChS.133.9960G . doi : 10.1021/ja2036749 . PMID 21650464 . 
  108. ↑ هوانغ، شوجي؛ شو، غوباو؛ وي، شياولين؛ يانغ، ليون (مارس 2024). "تجمعات كربون شبه كروية مُطعّمة بالنيتروجين ومُدمجة بنقاط كمومية ضخمة من أكسيد المنغنيز كأقطاب موجبة عالية الأداء لبطاريات أيونات الليثيوم" . سكريبت ماتيرياليا . 242 115958. doi : 10.1016/j.scriptamat.2023.115958 .
  109. 1 2 شاكر، ماجد . شهاليزاد، الطيب؛ ممتاز، عاصم؛ همتي سازناغي، مريم؛ جافانماردي، شايان؛ جاهو، مهران علي؛ تساو، ويكي؛ هو، وي؛ جين، زان؛ قه، تشى. غزفيني، علي أصغر صادقي (يوليو 2023). "مراجعة حول دور نقاط الجرافين الكمومية ونقاط الكم الكربونية في أقطاب بطارية الأيونات الثانوية" . فلاتشيم . 40 100516. دوى : 10.1016/j.flatc.2023.100516 .
  110. ↑ ريد، مارك أ. (1993). "النقاط الكمومية". مجلة ساينتفك أمريكان . 268 (1): 118-123 . Bibcode : 1993SciAm.268a.118R . doi : 10.1038/scientificamerican0193-118 . ISSN 0036-8733 . JSTOR 24941343 .  
  111. ↑ "مصابيح LED نانوية مطبوعة على السيليكون" . nanotechweb.org . 3 يوليو 2009. مؤرشف من الأصل في 26 سبتمبر 2017.
  112. ↑ "النقاط الكمومية: حلٌّ لنطاق ألوان أوسع" . pid.samsungdisplay.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 20 سبتمبر 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 نوفمبر 2018 .
  113. ↑ "دليل تطور شاشات النقاط الكمومية" . pid.samsungdisplay.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 نوفمبر 2018 .
  114. ↑ "ثنائيات باعثة للضوء الأبيض والملون بنقاط الكم" . patents.google.com . تم الاطلاع عليه في 1 نوفمبر 2018 .
  115. ↑ بوليس، كيفن (11 يناير 2013). "النقاط الكمومية تُنتج أجهزة تلفزيون سوني بألوان أكثر حيوية" . مجلة إم آي تي ​​للتكنولوجيا . مؤرشف من الأصل في 12 ديسمبر 2015. تم الاطلاع عليه في 19 يوليو 2015 .
  116. ↑ هوشينو، كازونوري؛ جوبال، أشوني؛ جلاز، ميكا س.؛ فاندن بوت، ديفيد أ.؛ تشانغ، شياوجينغ (2012). "التصوير الفلوري على المستوى النانوي باستخدام التألق الكهربائي للمجال القريب للنقاط الكمومية". رسائل الفيزياء التطبيقية . 101 (4): 043118. Bibcode : 2012ApPhL.101d3118H . doi : 10.1063/1.4739235 . S2CID 4016378 . 
  117. ↑ كونستانتاتوس، ج.؛ سارجنت، إي. إتش. (2009). "كاشفات ضوئية من النقاط الكمومية المصنعة بتقنية المعالجة بالمحاليل". وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 97 (10): 1666-1683 . doi : 10.1109/JPROC.2009.2025612 . S2CID 7684370 . 
  118. ↑ فايلانكورت، ج.؛ لو، إكس.-ج.؛ لو، شوجون (2011). "كاشف ضوئي من النقاط الكمومية يعمل بدرجة حرارة تشغيل عالية (HOT) في نطاق الأشعة تحت الحمراء متوسطة الموجة (MWIR)". رسائل البصريات والفوتونيات . 4 (2): 1-5 . doi : 10.1142/S1793528811000196 .
  119. ↑ بالوماكي، ب.؛ كيوليان، س. (25 فبراير 2020). "انحسر أمر تقنية CMOS، ها هي لقطات النقاط الكمومية قادمة" . مجلة IEEE Spectrum . تم الاطلاع عليه في 20 مارس 2020 .
  120. ↑ تشاو، جينغ؛ هولمز، مايكل أ.؛ أوسترلوه، فرانك إي. (2013). "التحكم في الحصر الكمي للتحفيز الضوئي: تحليل الطاقة الحرة لاختزال البروتون التحفيزي الضوئي في بلورات CdSe النانوية". ACS Nano . 7 (5): 4316–4325 . Bibcode : 2013ACSNa...7.4316Z . doi : 10.1021/nn400826h . PMID 23590186 . 
  121. ↑ كوي، جيابين؛ بانفيل، يوسف إي.؛ كولي، سومناث؛ شاماليا، دعاء؛ وايسكوف، نير؛ ريمنيك، سيرجي؛ بوبوف، إينا؛ أوديد، ميراف؛ بانين، أوري (16 ديسمبر 2019). "جزيئات النقاط الكمومية الغروانية التي تُظهر اقترانًا كموميًا في درجة حرارة الغرفة" . نيتشر كوميونيكيشنز . 10 (1): 5401. arXiv : 1905.06065 . Bibcode : 2019NatCo..10.5401C . doi : 10.1038/s41467-019-13349-1 . ISSN 2041-1723 . PMC 6915722. PMID 31844043 .   
  122. ↑ تشيرنيوخ، إيهور؛ راينو، غابرييل؛ ستوفرلي، ثيلو؛ بوريان، ماكس؛ ترافيسيه، أليكس؛ ناومينكو، دينيس؛ أمينيتش، هاينز؛ إرني، رولف؛ مارت، راينر ف.؛ بودنارتشوك، مارينا إ.؛ كوفالينكو، ماكسيم ف. (مايو 2021). "شبكات فائقة من نوع البيروفسكايت من مكعبات نانوية من بيروفسكايت هاليد الرصاص" . نيتشر . 593 (7860): 535-542 . Bibcode : 2021Natur.593..535C . doi : 10.1038/s41586-021-03492-5 . hdl : 20.500.11850/488424 . ISSN 1476-4687 . PMID 34040208 . S2CID 235215237 .   
  123. ^ سبتيانتو، ريكي دوي. ميرانتي، ريتنو؛ كيكيتسو، توموكا؛ حكيمة، تاكاكي؛ هاشيزومي، دايسوكي؛ ماتسوشيتا، نوبوهيرو؛ إيواسا، يوشيهيرو؛ بسري، ساتريا ذو القرنين (23 مايو 2023). "تمكين السلوك المعدني في الشبكة الفائقة ثنائية الأبعاد لنقاط الكم الغروية لأشباه الموصلات" . اتصالات الطبيعة . 14 (1): 2670. بيب كود : 2023NatCo..14.2670S . دوى : 10.1038/s41467-023-38216-y . ISSN 2041-1723 . بمك 10220219 . بميد 37236922 .   
  124. ↑ يونغنيكل، ف.؛ هينبيرغر، ف. (أكتوبر 1996). "العمليات المتعلقة بالتألق في البلورات النانوية لأشباه الموصلات - نظام الحصر القوي". مجلة التألق . 70 ( 1-6 ): 238-252 . Bibcode : 1996JLum...70..238J . doi : 10.1016/0022-2313(96)00058-0 . ISSN 0022-2313 . 
  125. ↑ ريختر، مارتن (26 يونيو 2017). "الصفائح النانوية كنظام مادي بين الحصر القوي والحصر الضعيف". مجلة Physical Review Materials . 1 (1) 016001. arXiv : 1705.05333 . Bibcode : 2017PhRvM...1a6001R . doi : 10.1103/PhysRevMaterials.1.016001 . eISSN 2475-9953 . S2CID 22966827 .  
  126. ^ براندروب، ج. إيميرجوت، EH (1966). دليل البوليمر (2 ed.). نيويورك: وايلي. ص 240 – 246.  
  127. ↑ خاري، أنكور؛ ويلز، أندرو دبليو؛ أمرمان، لورين إم؛ نوريس، ديفيد جيه؛ أيديل، إيراي إس. (2011). "التحكم في الحجم والحصر الكمي في بلورات Cu₂ZnSnX₄ النانوية ". مجلة الاتصالات الكيميائية . 47 (42): 11721-11723 . doi : 10.1039/C1CC14687D . PMID 21952415 . 
  128. ↑ غرينماير، ل. (5 فبراير 2008). "الإلكترونيات الجديدة تعد بالاتصال اللاسلكي بسرعة فائقة" . مجلة ساينتفك أمريكان .
  129. ↑ راميريز، هـ.ي.؛ سانتانا، أ. (2012). "إلكترونان متفاعلان محصوران في جهد ثلاثي الأبعاد مكافئ أسطواني متناظر، في وجود مجال مغناطيسي محوري: منهج العناصر المحدودة". مجلة اتصالات فيزياء الحاسوب . 183 (8): 1654. رمز Bibcode : 2012CoPhC.183.1654R . doi : 10.1016/j.cpc.2012.03.002 .
  130. ↑ زومبوهل، د.م.؛ ميلر، ج.ب.؛ ماركوس، س.م.؛ كامبمان، ك.؛ جوسارد، أ.س. (2002). "اقتران الدوران المداري، والتموضع المضاد، والمجالات المغناطيسية المتوازية في النقاط الكمومية". رسائل المراجعة الفيزيائية . 89 (27) 276803. arXiv : cond-mat/0208436 . Bibcode : 2002PhRvL..89A6803Z . doi : 10.1103/PhysRevLett.89.276803 . PMID 12513231. S2CID 9344722 .  
  131. ↑ إيافرات، جي جي؛ هيس، ك؛ كريجر، جي بي؛ ماكوتشي، م. (1995). "الطبيعة السعوية للهياكل ذات الحجم الذري". مجلة Physical Review B. 52 ( 15): 10737–10739 . Bibcode : 1995PhRvB..5210737I . doi : 10.1103/physrevb.52.10737 . PMID 9980157 . 
  132. ↑ تومسون، ج. ج. (1904). "حول بنية الذرة: دراسة استقرار وفترات تذبذب عدد من الجسيمات المرتبة على مسافات متساوية حول محيط دائرة؛ مع تطبيق النتائج على نظرية البنية الذرية" (مقتطف من البحث) . المجلة الفلسفية . السلسلة 6. 7 (39): 237-265 . doi : 10.1080/14786440409463107 .
  133. ^ بيدناريك، س. زافران، ب. أداموفسكي، ج. (1999). “ذرات اصطناعية متعددة الإلكترون”. المراجعة البدنية ب . 59 (20): 13036– 13042. بيب كود : 1999PhRvB..5913036B . دوى : 10.1103/PhysRevB.59.13036 .
  134. ↑ بيدانوف، ف.م.؛ بيترز (1994). "ترتيب وانتقالات طور الجسيمات المشحونة في نظام ثنائي الأبعاد كلاسيكي محدود". مجلة Physical Review B. 49 ( 4): 2667–2676 . Bibcode : 1994PhRvB..49.2667B . doi : 10.1103/PhysRevB.49.2667 . PMID 10011100 . 
  135. ↑ لافيف، ت. الابن (2013). "التوافقات بين مسألة طومسون الكهروستاتيكية الكلاسيكية والبنية الإلكترونية الذرية". مجلة الكهروستاتيكا . 71 (6): 1029-1035 . arXiv : 1403.2591 . doi : 10.1016/j.elstat.2013.10.001 . S2CID 118480104 . 
  136. ↑ لافيف، ت. الابن (2013). "نموذج الشحنة المنفصلة العازلة للطاقة الكهروستاتيكية". مجلة الكهروستاتيكا . 69 (5): 414-418 . arXiv : 1403.2591 . doi : 10.1016/j.elstat.2013.10.001 . S2CID 118480104 . 
  137. 1 2 3 لينكه، هاينر (3 أكتوبر 2023). "النقاط الكمومية - بذور علم النانو" (ملف PDF) . الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم .
  138. ↑ مونتاناريلا، فيديريكو؛ كوفالينكو، ماكسيم ف. (26 أبريل 2022). " ثلاثة آلاف عام من البلورات النانوية" . ACS Nano . 16 (4): 5085–5102 . Bibcode : 2022ACSNa..16.5085M . doi : 10.1021/acsnano.1c11159 . ISSN 1936-0851 . PMC 9046976. PMID 35325541 .   
  139. ↑ روبنسون، جوليا. "قصة النقاط الكمومية" . عالم الكيمياء . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 أكتوبر 2023 .
  140. ^ إكيموف، منظمة العفو الدولية؛ أونوشينكو، أأ (1981). "تأثير حجم الكم في البلورات الدقيقة ثلاثية الأبعاد" [ تأثير الحجم الكمي في البلورات الدقيقة لأشباه الموصلات ثلاثية الأبعاد ] (PDF) . رسائل JETP (بالروسية). 34 : 363 – 366.
  141. ↑ إيكيموف، أ. إ.؛ أونوشينكو، أ. أ. (1982). "تأثير الحجم الكمي في الأطياف الضوئية للبلورات الدقيقة لأشباه الموصلات". فيزياء أشباه الموصلات السوفيتية - الاتحاد السوفيتي . 16 (7): 775-778 .
  142. ↑ إيكيموف، أ. إي؛ إفروس، أ. ل؛ أونوشينكو، أ. أ (1985). "تأثير الحجم الكمي في البلورات الدقيقة لأشباه الموصلات" . اتصالات الحالة الصلبة . 56 (11): 921-924 . رمز Bibcode : 1985SSCom..56..921E . doi : 10.1016/S0038-1098(85)80025-9 .
  143. ↑ "الجدول الزمني لتقنية النانو" . المبادرة الوطنية لتقنية النانو .
  144. ↑ كولوبكوفا، إي. في.؛ نيكانوروف، إن. في.؛ أسيف، في. أ. (2012). "تأثير التقنيات البصرية: تجمعات الفضة النانوية على تكوين النقاط الكمومية في زجاج فوسفات الفلور" . المجلة العلمية والتقنية لتكنولوجيا المعلومات والميكانيكا والبصريات . 5 (12).
  145. ↑ روسيتي، ر.؛ ناكاهارا، س.؛ بروس، ل. إي. (15 يوليو 1983). "تأثيرات الحجم الكمي في جهود الأكسدة والاختزال، وأطياف رامان الرنينية، والأطياف الإلكترونية لبلورات كبريتيد الكادميوم في المحلول المائي". مجلة الفيزياء الكيميائية . 79 (2): 1086-1088 . Bibcode : 1983JChPh..79.1086R . doi : 10.1063/1.445834 . ISSN 0021-9606 . 
  146. ↑ بروس، ل. إي. (مايو 1984). "تفاعلات الإلكترون-إلكترون والإلكترون-فجوة في بلورات أشباه الموصلات الصغيرة: اعتماد أدنى حالة إلكترونية مثارة على الحجم". مجلة الفيزياء الكيميائية . 80 (9): 4403-4409 . Bibcode : 1984JChPh..80.4403B . doi : 10.1063/1.447218 . ISSN 0021-9606 . S2CID 54779723 .  
  147. ↑ "تاريخ النقاط الكمومية" . نيكسدوت . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 أكتوبر 2020 .
  148. ↑ ريد، إم إيه؛ بيت، آر تي؛ برادشو، كيه؛ دنكان، دبليو إم؛ فرينسلي، دبليو آر؛ لي، جيه دبليو؛ شيه، إتش دي (يناير 1986). "التكميم المكاني في النقاط الكمومية المتعددة من GaAs–AlGaAs". مجلة علوم وتكنولوجيا الفراغ ب: معالجة الإلكترونيات الدقيقة والظواهر . 4 (1): 358-360 . رمز Bibcode : 1986JVSTB...4..358R . doi : 10.1116/1.583331 . ISSN 0734-211X . 
  149. ↑ "قصة حياة لويس إي. بروس" . www.kavliprize.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أكتوبر 2023 .
  150. ↑ بالما، ياسمين؛ وانغ، أوستن هـ. (6 أكتوبر 2023). "نقطة كمومية صغيرة، قفزة عملاقة لعلم النانو: مونجي باويندي '82 يفوز بجائزة نوبل في الكيمياء" . صحيفة هارفارد كريمسون .
  151. ↑ "جائزة نوبل في الكيمياء 2023" . NobelPrize.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أكتوبر 2023 .

للمزيد من القراءة

  • ديليرو، سي. لانو، م. (2004). الهياكل النانوية: النظرية والنمذجة . سبرينغر. ص. 47 . رقم ISBN  978-3-540-20694-1.طرق لإنتاج هياكل أشباه الموصلات المحصورة كميًا (الأسلاك الكمومية والآبار والنقاط الكمومية التي تنمو بتقنيات الترسيب المتقدمة )، والبلورات النانوية من خلال مناهج الطور الغازي والطور السائل والطور الصلب.
  • نوريس، دي جيه (1995). "قياس وتحديد الطيف البصري المعتمد على الحجم في النقاط الكمومية من سيلينيد الكادميوم (CdSe)، أطروحة دكتوراه، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا". hdl : 1721.1/11129 .التألق الضوئي لنقطة كمومية مقابل قطر الجسيم.