Нанотехнологии, наночастицы, наноразмеры – понятия, которые произносятся сегодня достаточно часто.
Но что же это?
Они больше чем атомы, размер их от 2 нанометров. Названы они квантовыми точками. С 1937 года проводятся теоретические исследования таких объектов. Герберт Фрёлих провёл расчёты и вывел уравнение. Теория показала, такие свойства как поглощение и отражение света - связаны с размерами частиц.
2023 год стал звёздным для учёных, придумавших квантовые точки. Нобелевская премия в области химии отдана им.
В науке часто бывает, что изучение одного явления неожиданно приводит к «прорыву» в понимании и решении другой задачи.
CuCl2 в виде нанокристаллов
Алексей Екимов с 1970 года экспериментировал с получением цветных стёкол при помощи разных добавок.
Цвет менялся при изменении нагрева и охлаждения, добавка была хлорная медь. Меняя нагрев в интервале 500 – 7000С и выдерживая образцы от 60 минут до 4 суток, учёный обнаружил в образцах стекла, просвечённых рентгеновскими лучами, CuCl2 в виде нанокристаллов. При этом поглощение света связано непосредственно с их размером. Это стало экспериментальным подтверждением теории Фрёлиха, известной с 1937 года.
Задаём размер – получаем свойства
Луис Брюс, независимо от Алексея Екимова, провёл аналогичные эксперименты с сульфатом кадмия.
Размер нанокристалла определял оптические свойства.
В чём суть открытия?
Задаём размер – получаем нужные свойства квантовой точки.
Перед учёными встала задача – как получать кристаллы требуемого размера, которые будут поглощать только определённый участок спектра.
Технология получения кристаллов нужного размера
Мунги Бавенди в 1993 году внёс вклад в решение проблемы, разработав технологию, позволяющую получать кристаллы, размер которых был заранее известен, а форма идеальна.
Проводя в горячем растворителе реакцию образования селенида кадмия, впрыскивая необходимые для этого вещества через тонкую иглу, он научился получать нанокристаллы этого соединения заданного размера. Необходимо было только менять температуру процесса, чтобы спектр поглощения сдвигался в нужную область.
Открытие квантовых точек имеет серьёзное практическое значение. Они используются уже не одно десятилетие в электронике. Встретить наших «героинь» можно в лазерах, мониторах, светодиодах.
Перспективы ещё более широки:
- Медики планируют использовать эти «точки» при анализе крови пациентов в качестве маркеров злокачественных опухолей.
- Защита документов от подделок может осуществляться при использовании чернил с этими кристаллами.
- Очень скоро мы увидим квантовые точки в бытовых приборах на своей кухне и гостиной.
Спасибо за внимание, надеюсь, было интересно.
P.s. Если понравилось, поставьте лайк, вам не сложно, а мне приятно. Ну и, чтоб не пропустить новые публикации, подпишитесь на канал 👇
