Ključna razlika med ogljikovimi in kvantnimi pikami je v tem, da so ogljikove pike majhni ogljikovi nanodelci, medtem ko so kvantne pike majhni polprevodniški delci.
Tako ogljikove kot kvantne pike spadajo na področje kvantne mehanike. To so majhni delci v nanometru.
Kaj so karbonske pike?
Ogljikove pike so majhni ogljikovi nanodelci z neko obliko površinske pasivacije. Njihova velikost je manjša od 10 nm. Te pike so bile prvič odkrite leta 2004 po naključju med čiščenjem enostenskih ogljikovih nanocevk.
Lastnosti ogljikovih pik so odvisne izključno od njihove strukture in sestave. Večino časa številni karboksilni deli na površini ogljikovih pik zagotavljajo odlično topnost v vodi in biokompatibilnost. Ti deli omogočajo, da ogljikove pike služijo kot protonsko prevodni nanodelci. Poleg tega so ti delci primerni za kemično modifikacijo in površinsko pasivacijo poleg različnih organskih, polimernih, anorganskih ali bioloških materialov.
Obstajata dve metodi sinteze ogljikovih pik. Ti dve sta metoda "od zgoraj navzdol" in metoda "od spodaj navzgor". S temi procesi lahko dosežemo proizvodnjo ogljikovih pik s kemičnimi, elektrokemijskimi in fizikalnimi tehnikami.
Slika 01: Ogljikove pike, pripravljene iz različnih virov
Metoda »od zgoraj navzdol« vključuje razgradnjo velikih ogljikovih struktur (npr. grafita, ogljikovih nanocevk in nanodiamantov) v ogljikove pike z uporabo laserske ablacije, obločne razelektritve in elektrokemične metode.
Metoda proizvodnje ogljikovih pik »od spodaj navzgor« vključuje majhne prekurzorje, kot so ogljikovi hidrati, citrat in nanokompoziti polimernega silicijevega dioksida. Ti viri so podvrženi hidrotermalni/solvotermalni obdelavi, podprti sintetični in mikrovalovni sintetični poti.
Kaj so kvantne pike?
Kvantne pike so majhni polprevodniški delci nanometrskega merila, ki imajo optične in elektronske lastnosti, ki se glede na kvantno mehaniko razlikujejo od velikih delcev. Če kvantne pike opazujemo z osvetlitvijo pod UV svetlobo, se elektron v kvantni piki nagiba k vzburjenosti v stanje z višjo energijo. Ta proces ustreza prehodu elektrona iz valenčnega pasu v prevodni pas, ko gre za polprevodniško kvantno piko. Nato lahko vzbujeni elektron pade nazaj v valenčni pas s sprostitvijo svoje energije z oddajanjem svetlobe. Ta emisija svetlobe se imenuje fotoluminiscenca in jo lahko ponazorimo na naslednji način:
Slika 02: Fotoluminiscenca kvantnih pik, ki dajejo različne barve kvantnih pik z različnimi velikostmi
Običajno so lastnosti kvantnih pik vmesne glede na lastnosti polprevodnikov in diskretnih atomov ali molekul. Poleg tega se optoelektronske lastnosti kvantnih pik spreminjajo glede na velikost in obliko. Običajno velike kvantne pike oddajajo dolge valovne dolžine, barve, ki jih oddajajo te kvantne pike, pa segajo od oranžne do rdeče. Nasprotno pa majhne kvantne pike ponavadi oddajajo krajše valovne dolžine, kar povzroča barve, kot sta modra in zelena. Vendar lahko opazimo, da se barva lahko razlikuje glede na natančno sestavo kvantne pike.
Glavne uporabe kvantnih pik vključujejo proizvodnjo tranzistorjev z enim elektronom, proizvodnjo sončnih celic, proizvodnjo LED, vire enojnih fotonov, kvantno računalništvo, raziskave celične biologije, mikroskopijo in medicinsko slikanje.
Kakšna je razlika med ogljikovimi in kvantnimi pikami?
Ključna razlika med ogljikovimi in kvantnimi pikami je, da so ogljikove pike majhni ogljikovi nanodelci, medtem ko so kvantne pike majhni polprevodniški delci. Ogljikove pike se uporabljajo pri bioslikovanju, zaznavanju, dostavi zdravil, katalizi, optroniki itd., medtem ko se kvantne pike uporabljajo pri proizvodnji tranzistorjev z enim elektronom, proizvodnji sončnih celic, proizvodnji LED, virih enojnih fotonov, kvantnem računalništvu, raziskavah celične biologije, mikroskopija in medicinsko slikanje.
Naslednja infografika navaja razlike med ogljikovimi in kvantnimi pikami v obliki tabele.
Povzetek – Ogljikove pike proti kvantnim pikam
Ogljikove in kvantne pike spadajo na področje kvantne mehanike. To so majhni nanodelci. Ključna razlika med ogljikovimi in kvantnimi pikami je v tem, da so ogljikove pike majhni ogljikovi nanodelci, medtem ko so kvantne pike majhni polprevodniški delci.
