Квантовая точка
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/99/QD_S.jpg/220px-QD_S.jpg)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/88/Quantum_Dots_with_emission_maxima_in_a_10-nm_step_are_being_produced_at_PlasmaChem_in_a_kg_scale.jpg/220px-Quantum_Dots_with_emission_maxima_in_a_10-nm_step_are_being_produced_at_PlasmaChem_in_a_kg_scale.jpg)
2 нм — синий цвет излучения,
4 нм — зелёный,
5 нм — жёлтый,
6 нм — красный.
Ква́нтовая то́чка (КТ, нанокристал, искусственный атом) — фрагмент проводника или полупроводника (например InGaAs, CdSe, CdS или GaInP/InP), носители заряда (электроны или дырки) которого ограничены в пространстве по всем трём измерениям. Размер квантовой точки должен быть настолько мал, чтобы квантовые эффекты были существенными[2]. Когда их освещают УФ-светом, электрон в квантовой точке может быть возбуждён до состояния с более высокой энергией[3]. В случае полупроводниковой квантовой точки этот процесс соответствует переходу электрона из валентной зоны в зону проводимости. Возбуждённый электрон может вернуться в валентную зону, высвободив свою энергию в виде фотона[3]. Это излучение света (фотолюминесценция) показано на рисунке справа. Цвет этого света зависит от разницы энергий между зоной проводимости и валентной зоной или от перехода между дискретными энергетическими состояниями, когда зонная структура в КТ нечётко определена.
Наноразмерные полупроводниковые материалы плотно удерживают либо электроны, либо дырки. Удержание похоже на частицу в ящике. Особенности поглощения и излучения квантовых точек соответствуют переходам между дискретными квантово-механически разрешёнными уровнями энергии в ящике, напоминающими атомные спектры. По этим причинам квантовые точки иногда называют искусственными «атомами»[4], подчёркивая их связанные[англ.]* и дискретные электронные состояния, подобно встречающимся в природе атомам или молекулам[5][6]. Электронные волновые функции в квантовых точках напоминают таковые в реальных атомах[7]. Соединив две или более квантовых точек можно создать искусственную «молекулу», проявляющую гибридизацию даже при комнатной температуре[8]. Точная сборка квантовых точек может сформировать сверхрешётки, которые действуют как искусственные твёрдотельные материалы и обладают уникальными оптическими и электронными свойствами[9][10].
Квантовые точки обладают промежуточными свойствами между объёмными полупроводниками и отдельными атомами или молекулами. Их оптоэлектронные свойства изменяются в зависимости как от размера, так и от формы[11][12]. Более крупные КТ диаметром 5—6 нм излучают более длинные волны таких цветов, как оранжевый или красный. КТ меньшего размера (2—3 нм) излучают более короткие волны, создавая синий и зелёный свет. Однако конкретные цвета различаются в зависимости от точного химического состава КТ[13].
Потенциальные применения квантовых точек включают одноэлектронные транзисторы, солнечные элементы, светодиоды, лазеры[14], источники одиночных фотонов[англ.][15][16][17], генерацию второй гармоники, квантовые вычисления[18], исследования в клеточной биологии[19], микроскопию[англ.][20] и медицинскую визуализацию[21]. Их небольшой размер позволяет суспендировать некоторые КТ в растворе и использовать их в струйной печати и центрифугировании[англ.][22]. Они использовались в тонких плёнках Ленгмюра — Блоджетт[23][24][25]. Эти технические средства приводят к созданию менее дорогих и менее трудоёмких методов изготовления полупроводников.
Существует несколько распространённых способов создания квантовых точек. Возможные методы включают коллоидный синтез, самосборку, использование электрического поля и другие.
Производство
[править | править код]Коллоидный синтез
[править | править код]Коллоидные полупроводниковые нанокристаллы синтезируются из растворов подобно традиционным химическим процессам. Основное отличие заключается в том, что продукт не выпадает в осадок в виде твёрдого вещества и не остаётся растворённым[11]. Нагревая раствор при высокой температуре, прекурсоры разлагаются с образованием мономеров, которые затем создают нанокристаллы на зародышах. Температура является решающим фактором при определении оптимальных условий для роста нанокристаллов. Она должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить возможность перегруппировки и отжига атомов в процессе синтеза, и в то же время достаточно низкой, чтобы способствовать росту кристаллов. Концентрация мономеров — ещё один критический фактор, который необходимо строго контролировать во время роста нанокристаллов. Этот процесс может протекать в двух различных режимах: «фокусировка» и «дефокусировка». При высоких концентрациях мономера критический размер (размер, при котором нанокристаллы не растут и не сжимаются) относительно мал, что приводит к росту почти всех частиц. В этом режиме более мелкие частицы растут быстрее, чем крупные (поскольку более крупным кристаллам для роста требуется больше атомов, чем маленьким кристаллам), что создаёт фокусировку функции распределения КТ по размерам, что приводит к невероятному распределению почти монодисперсных частиц. Фокусировка по размеру оптимальна, когда концентрация мономера поддерживается такой, что средний размер присутствующих нанокристаллов всегда немного превышает критический размер. Со временем концентрация мономера уменьшается, критический размер становится больше существующего среднего размера, и распределение дефокусируется.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/61/Cadmium_sulfide_quantum_dots_on_cells_high_res.jpg/220px-Cadmium_sulfide_quantum_dots_on_cells_high_res.jpg)
Созданы коллоидные методы производства множества различных полупроводниковых КТ. Типичные точки состоят из бинарных соединений, таких как сульфид свинца, селенид свинца, селенид кадмия, сульфид кадмия, теллурид кадмия, арсенид индия и фосфид индия. КТ также можно изготовить из тройных соединений, таких как сульфид селенида кадмия. Кроме того, недавние достижения позволили синтезировать коллоидные квантовые точки перовскита[26]. Эти квантовые точки могут содержать от 100 до 100 000 атомов в объёме квантовой точки с диаметром от ≈10 до 50 диаметров атомов. Это соответствует примерно от 2 до 10 нанометров, а при 10 нм в диаметре[27].
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/75/Colloidal_nanoparticle_of_lead_sulfide_%28selenide%29_with_complete_passivation.png/220px-Colloidal_nanoparticle_of_lead_sulfide_%28selenide%29_with_complete_passivation.png)
Большие количества квантовых точек могут быть синтезированы посредством коллоидного синтеза. Благодаря такой масштабируемости и удобству лабораторных условий коллоидные синтетические методы перспективны для коммерческого применения.
Плазменный синтез
[править | править код]Плазменный синтез стал одним из самых популярных газофазных подходов к производству квантовых точек, особенно с ковалентными связями[28][29][30]. Например, квантовые точки из кремния (Si) и германия (Ge) были синтезированы с использованием неравновесной плазмы. Размером, формой, поверхностью и составом квантовых точек можно управлять при использовании неравновесной плазмы[31][32]. Легирование, которое является весьма сложным процессом для квантовых точек, также было реализовано в плазменном синтезе[33][34][35]. Плазменный синтез приводит к КТ в форме порошка, поверхность которого можно модифицировать. Это может привести к превосходному диспергированию квантовых точек либо в органических растворителях[36], либо в воде (то есть коллоидных квантовых точек)[37].
Производство в присутствии электрического поля
[править | править код]Электростатический потенциал, необходимый для создания квантовой точки, можно реализовать несколькими методами. К ним относятся внешние электроды[38], легирование, деформация[39] или примеси. Самособирающихся квантовых точек обычно насчитывается от 5 до 50 нм по размеру. КТи, образованные затворными электродами с литографическим рисунком или травлением двумерного электронного газа в полупроводниковых гетероструктурах, могут иметь поперечные размеры от 20 до 100 нм.
- Некоторые квантовые точки представляют собой небольшие области одного материала, погружённые в другой, с большей запрещённой зоной. Это могут быть так называемые структуры ядро-оболочка, например, с CdSe в ядре и ZnS в оболочке, или из особых форм кремнезёма, называемых ормосилом. Субмонослойные оболочки также могут быть эффективными способами пассивации квантовых точек, например, ядра PbS с субмонослойными оболочками из CdS[40][41].
- Квантовые точки иногда возникают спонтанно в структурах с квантовыми ямами из-за монослойных флуктуаций её толщины.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fa/Gaas_inas_quantum_dot.jpg/220px-Gaas_inas_quantum_dot.jpg)
- Самособирающиеся квантовые точки зарождаются спонтанно при определённых условиях во время молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) и осаждения металлорганических соединений из газообразной фазы (MOVPE), когда материал выращивается на подложке, с которой он не согласован по постоянной решётке. Возникающая в результате деформация приводит к образованию островков поверх двумерного смачивающего слоя. Этот режим роста известен как рост Странского — Крыстанова[42]. Впоследствии островки можно зарастить, чтобы сформировать квантовую точку. Широко используемым типом квантовых точек, выращенных этим методом, являются квантовые точки арсенида индия-галлия в арсениде галлия[43]. Такие квантовые точки имеют потенциал для применения в квантовой криптографии (то есть однофотонных источниках) и квантовых вычислениях. Основными ограничениями этого метода являются стоимость изготовления и отсутствие контроля над расположением отдельных точек.
- Отдельные квантовые точки могут быть созданы из двумерных электронных или дырочных газов, присутствующих в удалённо легированных квантовых ямах или полупроводниковых гетероструктурах, называемых латеральными квантовыми точками. Поверхность образца покрывают тонким слоем резиста, а затем с помощью электронно-лучевой литографии в резисте определяют поперечный рисунок. Этот рисунок затем можно перенести на электронный или дырочный газ путём травления или нанесения металлических электродов, которые позволяют приложить внешнее напряжение между электронным газом и электродами. Такие квантовые точки в основном представляют интерес для экспериментов и приложений, связанных с транспортом электронов или дырок, а также используются в качестве спиновых кубитов[44]. Преимущество квантовых точек этого типа заключается в том, что их энергетический спектр можно сконструировать, контролируя геометрический размер, форму и силу удерживающего потенциала с помощью электродов затвора. Эти квантовые точки легко соединяются туннельными барьерами с проводящими выводами, что позволяет применять для их исследования методы туннельной спектроскопии.
- Дополнительная технология металл-оксид-полупроводник (КМОП) может быть использована для изготовления кремниевых квантовых точек. Ультра маленький (L = 20 нм, W = 20 нм) КМОП-транзисторы ведут себя как одноэлектронные квантовые точки при криогенной температуре в диапазоне −269 °С (4 К) примерно до −258 °С (15 К). В транзисторе наблюдается кулоновская блокада из-за последовательного процесса зарядки электронами (дырками). Количество электронов (дырок), заключённых в канале, определяется напряжением на затворе, начиная с заполнения нуля электронов (дырок), и его можно установить равным 1 или нескольким[45].
Вирусная сборка
[править | править код]Генно-инженерные вирусы- бактериофаги М13 позволяют создавать биокомпозитные структуры с квантовыми точками[46]. Ранее было показано, что генно-инженерные вирусы могут распознавать определённые поверхности полупроводников методом селекции посредством комбинаторного фагового дисплея[47]. Кроме того, известно, что жидкокристаллические структуры вирусов дикого типа (Fd, M13 и TMV) можно регулировать путём контроля концентрации раствора, ионной силы раствора и внешнего магнитного поля, приложенного к растворам. Следовательно, специфические свойства распознавания вируса используются для организации неорганических нанокристаллов, образующих упорядоченные массивы в масштабе длины, определяемом образованием жидких кристаллов. Используя эту информацию, Lee et al. (2000) смогли создать самоорганизующиеся, высокоориентированные, самоподдерживающиеся плёнки из раствора фага и прекурсора ZnS. Эта система позволила им варьировать как длину бактериофага, так и тип неорганического материала посредством генетической модификации и отбора.
Электрохимическая сборка
[править | править код]Высокоупорядоченные массивы квантовых точек также получают электрохимическими методами. Шаблон создаётся путём ионной реакции на границе раздела электролит-металл, которая приводит к спонтанной сборке наноструктур, включая квантовые точки, на металле, который затем используется в качестве маски для меза-травления этих наноструктур на выбранной подложке.
Массовое производство
[править | править код]Массовое производство квантовых точек основано на процессе, называемом высокотемпературной двойной инжекцией, который был масштабирован многими компаниями для коммерческих приложений, требующих больших количеств (от сотен килограммов до тонн) квантовых точек. Воспроизводимые размеры КТ, получаемых этим методом производства, используются в широком диапазоне размеров и составов.
Связь в некоторых квантовых точках, не содержащих кадмия, таких как квантовые точки на основе элементов III—V групп, более ковалентна, чем в материалах II—VI групп, поэтому труднее разделить зарождение и рост наночастиц с помощью высокотемпературного синтеза с двойной инжекцией. Альтернативный метод синтеза квантовых точек — процесс молекулярного посева — обеспечивает путь к производству высококачественных квантовых точек с воспроизводимыми характеристиками в больших объёмах. В этом процессе используются идентичные молекулы молекулярного кластерного соединения в качестве центров зародышеобразования для роста наночастиц, что позволяет избежать необходимости в высокотемпературной стадии инжекции. Рост частиц поддерживается периодическим добавлением прекурсоров при умеренных температурах до тех пор, пока не будет достигнут желаемый размер частиц[48]. Процесс молекулярного посева не ограничивается производством квантовых точек, не содержащих кадмия; например, его используют для синтеза килограммовых партий высококачественных квантовых точек элементов II—VI групп всего за несколько часов.
Другой подход к массовому производству коллоидных квантовых точек можно увидеть в переносе известной методологии синтеза методом горячей инжекции в техническую систему с непрерывным потоком. Вариации от партии к партии, возникающие из-за потребностей в рамках упомянутой методологии, можно преодолеть за счёт использования технических компонентов для смешивания и выращивания, а также регулирования транспорта и температуры. Для производства полупроводниковых наночастиц на основе CdSe этот метод был исследован и настроен на объёмы производства кг в месяц. Поскольку использование технических компонентов обеспечивает лёгкую взаимозаменяемость с точки зрения максимальной пропускной способности и размера, её можно дополнительно увеличить до десятков или даже сотен килограммов[49].
В 2011 году консорциум американских и голландских компаний сообщил о важной вехе в крупносерийном производстве квантовых точек, применив традиционный высокотемпературный метод двойного инжекции в проточную систему[50].
23 января 2013 года компания Dow заключила эксклюзивное лицензионное соглашение с британской компанией Nanoco на использование их метода низкотемпературного молекулярного посева для массового производства безкадмиевых квантовых точек для электронных дисплеев, а 24 сентября 2014 года компания Dow начала работу над производственным предприятием в Южной Корее, способным производить достаточное количество квантовых точек для «миллионов телевизоров и других устройств, не содержащих кадмия, таких как планшеты». Массовое производство должно начаться в середине 2015 года[51]. 24 марта 2015 года компания Dow объявила о заключении партнерского соглашения с LG Electronics по развитию использования квантовых точек, не содержащих кадмия, в дисплеях[52].
Квантовые точки без тяжёлых металлов
[править | править код]Во многих регионах мира в настоящее время действует ограничение или запрет на использование токсичных тяжелых металлов в предметах домашнего обихода, а это означает, что большинство квантовых точек на основе кадмия непригодны для применения в потребительских товарах.
Для коммерческой жизнеспособности был разработан ряд ограниченных квантовых точек, не содержащих тяжёлых металлов, которые демонстрируют яркое излучение в видимой и ближней инфракрасной области спектра и имеют оптические свойства, аналогичные свойствам квантовых точек CdSe. Среди этих материалов — InP/ZnS, CuInS/ZnS, Si, Ge и C.
Пептиды исследуются как потенциальный материал для квантовых точек[53].
Здоровье и безопасность
[править | править код]Некоторые квантовые точки при определённых условиях представляют опасность для здоровья человека и окружающей среды[54][55][56]. Примечательно, что исследования токсичности квантовых точек были сосредоточены на частицах, содержащих кадмий, и ещё не были продемонстрированы на животных моделях после физиологически значимых доз[56]. Исследования токсичности квантовых точек (КТ) in vitro, основанные на клеточных культурах, позволяют предположить, что их токсичность может быть обусловлена множеством факторов, включая их физико-химические характеристики (размер, форма, состав, поверхностные функциональные группы и поверхностные заряды) и окружающую среду. Оценка их потенциальной токсичности сложна, поскольку эти факторы включают такие свойства, как размер КТ, заряд, концентрация, химический состав, блокирующие лиганды, а также их окислительная, механическая и фотолитическая стабильность[54].
Многие исследования были сосредоточены на механизме цитотоксичности КТ с использованием модельных клеточных культур. Было продемонстрировано, что после воздействия ультрафиолетового излучения или окисления воздухом КТ CdSe выделяют свободные ионы кадмия, вызывая гибель клеток[57]. Сообщалось также, что КТ из элементов II—VI групп индуцируют образование активных форм кислорода после воздействия света, что, в свою очередь, может повредить клеточные компоненты, такие как белки, липиды и ДНК[58]. Некоторые исследования также показали, что добавление оболочки ZnS ингибирует процесс образования активных форм кислорода в КТ CdSe. Другой аспект токсичности КТ заключается в том, что in vivo существуют внутриклеточные пути, зависящие от размера, которые концентрируют эти частицы в клеточных органеллах, недоступных для ионов металлов, что может приводить к уникальным образцам цитотоксичности по сравнению с составляющими их ионами металлов[59]. Сообщения о локализации КТ в ядре клетки[60] представляют дополнительные виды токсичности, поскольку они могут вызывать мутации ДНК, которые, в свою очередь, будут распространяться в будущих поколениях клеток, вызывая заболевания.
Хотя в исследованиях in vivo с использованием животных моделей сообщалось о концентрации КТ в некоторых органеллах, ни гистологический, ни биохимический анализ не выявил никаких изменений в поведении животных, их весе, гематологических маркерах или повреждении органов[61]. Эти результаты заставили учёных поверить в то, что внутриклеточная доза является наиболее важным фактором, определяющим токсичность КТ. Следовательно, факторы, определяющие эндоцитоз КТ, определяющие эффективную внутриклеточную концентрацию, такие как размер, форма и химия поверхности КТ, определяют их токсичность. Выведение КТ через мочу на животных моделях также было продемонстрировано путем инъекции КТ CdSe, помеченных радиоактивным изотопом ZnS, где лигандная оболочка была помечена 99m Tc[62]. Хотя многочисленные другие исследования пришли к выводу о сохранении КТ на клеточном уровне[56][63], экзоцитоз КТ всё ещё плохо изучен в литературе.
Хотя значительные исследовательские усилия расширили понимание токсичности КТ, в литературе существуют большие расхождения, и вопросы всё ещё требуют ответов. Разнообразие этого класса материалов по сравнению с обычными химическими веществами делает оценку их токсичности весьма сложной задачей. Поскольку их токсичность также может быть динамической в зависимости от факторов окружающей среды, таких как уровень pH, освещённость и тип клеток, традиционные методы оценки токсичности химических веществ, такие как LD 50, неприменимы для КТ. Поэтому исследователи сосредотачиваются на внедрении новых подходов и адаптации существующих методов для включения этого уникального класса материалов[56]. Научное сообщество изучает новые стратегии создания более безопасных КТ. Недавней новинкой в этой области является открытие углеродных квантовых точек — нового поколения оптически активных наночастиц, потенциально способных заменить полупроводниковые КТ, но чьим преимуществом является гораздо меньшая токсичность.
Оптические свойства
[править | править код]В полупроводниках поглощение света обычно приводит к тому, что электрон перемещается из валентной зоны в зону проводимости, оставляя после себя дырку. Электрон и дырка могут образовывать связанное состояние, образуя экситон. Когда этот экситон рекомбинирует (то есть электрон возвразается в своё основное состояние), энергия экситона может излучаться в виде света. Это явление называется флуоресценцией. В упрощённой модели энергию испускаемого фотона можно понимать как сумму энергии запрещённой зоны между самым высоким занятым уровнем и самым низким незанятым энергетическим уровнем, энергий удержания дырки и возбуждённого электрона, а также энергии связи экситона (электронно-дырочной пары).
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/97/Exciton_energy_levels.jpg/220px-Exciton_energy_levels.jpg)
Поскольку энергия размерного квантования зависит от размера квантовой точки, как начало поглощения, так и излучение флуоресценции можно регулировать, изменяя размер квантовой точки во время её синтеза. Чем больше точка, тем краснее (более низкая энергия) начало её поглощения и спектр флуоресценции. И наоборот, меньшие точки поглощают и излучают более синий (более энергетический) свет. Кроме того, было показано[64], что время жизни флуоресценции определяется размером квантовой точки. Точки большего размера имеют более близко расположенные энергетические уровни, на которых может быть захвачена пара электрон-дырка. Следовательно, электронно-дырочные пары в более крупных точках живут дольше, поэтому более крупные точки демонстрируют более длительные времена жизни.
Чтобы улучшить квантовый выход флуоресценции, квантовые точки можно создать с оболочками из полупроводникового материала с большей запрещённой зоной вокруг них. Предполагается, что улучшение связано с уменьшением доступа электронов и дырок к путям безызлучательной поверхностной рекомбинации в некоторых случаях, но также и с уменьшением оже-рекомбинации в других.
Приложения
[править | править код]Квантовые точки особенно перспективны для оптических применений из-за их высокого коэффициента поглощения[65] и сверхбыстрых оптических нелинейностей, что потенциально может применяться для разработки полностью оптических систем[66]. Они работают как одноэлектронный транзистор и демонстрируют эффект кулоновской блокады. Квантовые точки также предлагались в качестве реализации кубитов для обработки квантовой информации[67] и в качестве активных элементов для термоэлектриков[68][69][70].
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c7/Achermann7RED.jpg/220px-Achermann7RED.jpg)
Будучи нульмерными, квантовые точки имеют более неоднородную плотность состояний, чем структуры более высокой размерности. В результате они обладают превосходными транспортными и оптическими свойствами. Они потенциально могут использоваться в диодных лазерах, усилителях и биологических сенсорах[72]. Квантовые точки можно возбуждать в локально усиленном электромагнитном поле, создаваемом наночастицами золота, что затем можно наблюдать по поверхностному плазмонному резонансу в спектре фотолюминесцентного возбуждения нанокристаллов (CdSe)ZnS. Высококачественные квантовые точки хорошо подходят для оптического кодирования и мультиплексирования благодаря своим широким профилям возбуждения и узким симметричным спектрам излучения. Новые поколения квантовых точек обладают далеко идущим потенциалом для изучения внутриклеточных процессов на уровне отдельных молекул, визуализации клеток с высоким разрешением, долгосрочного наблюдения за движением клеток in vivo, нацеливания на опухоли и диагностики.
Нанокристаллы CdSe являются эффективными триплетными фотосенсибилизаторами[73]. Лазерное возбуждение небольших наночастиц CdSe позволяет извлекать энергию возбуждённого состояния из квантовых точек в объёмный раствор, открывая тем самым двери для широкого спектра потенциальных применений, таких как фотодинамическая терапия, фотоэлектрические устройства, молекулярная электроника и катализ.
Подкожный учёт
[править | править код]В декабре 2019 года Роберт С. Лангер и его команда разработали и запатентовали метод, с помощью которого можно использовать трансдермальные пластыри для нанесения идентификационной татуировки людям с помощью невидимых чернил для подкожного хранения информации. Это было представлено как благо для «развивающихся стран», где отсутствие инфраструктуры означает отсутствие медицинской документации[74][75]. Технология, переданная Массачусетскому технологическому институту[75] использует «краситель на основе квантовых точек, который доставляется, в данном случае вместе с вакциной, с помощью микроигольного пластыря». Исследование финансировалось Фондом Билла и Мелинды Гейтс и Институтом интегративных исследований рака Коха[74].
Биология
[править | править код]В современном биологическом анализе используются различного рода органические красители. Однако по мере развития технологий возникает потребность в большей гибкости этих красителей[76]. С этой целью квантовые точки быстро взяли на себя эту роль, поскольку они превосходят традиционные органические красители по нескольким параметрам, одним из наиболее очевидных из которых является яркость (благодаря высокому коэффициенту поглощения в сочетании с сопоставимым квантовым выходом с флуоресцентными красителями)[19], а также их стабильность (позволяющая гораздо меньше фотообесцвечивания)[77]. Было подсчитано, что квантовые точки в 20 раз ярче и в 100 раз более стабильны, чем традиционные флуоресцентные репортеры[76]. Нерегулярное мерцание квантовых точек при отслеживании одиночных частиц является незначительным недостатком. Однако были группы, которые разработали квантовые точки, которые по сути не мерцают, и продемонстрировали их полезность в экспериментах по отслеживанию одиночных молекул[78][79].
Использование квантовых точек для высокочувствительной клеточной визуализации добилось значительных успехов[80]. Например, улучшенная фотостабильность квантовых точек позволяет получать множество последовательных изображений в фокальной плоскости, которые можно реконструировать в трёхмерное изображение с высоким разрешением[81]. Ещё одно приложение, в котором используется исключительная фотостабильность зондов с квантовыми точками, — это отслеживание молекул и клеток в реальном времени в течение длительных периодов времени[82]. Антитела, стрептавидин[83], пептиды[84], ДНК[85], аптамеры нуклеиновых кислот[86] или низкомолекулярные лиганды[87] могут использоваться для нацеливания квантовых точек на определённые белки клеток. Исследователям удалось наблюдать квантовые точки в лимфатических узлах мышей более 4 месяцев[88].
Квантовые точки могут обладать антибактериальными свойствами, подобными наночастицам, и могут убивать бактерии в зависимости от дозы[89]. Одним из механизмов, с помощью которого квантовые точки могут убивать бактерии, является нарушение функций антиоксидантной системы в клетках и подавление антиоксидантных генов. Кроме того, квантовые точки могут напрямую повредить клеточную стенку. Было показано, что квантовые точки эффективны как против грамположительных, так и против грамотрицательных бактерий[90].
Полупроводниковые квантовые точки также использовались для визуализации предварительно меченных клеток in vitro. Ожидается, что способность отображать миграцию отдельных клеток в режиме реального времени будет важна для нескольких областей исследований, таких как эмбриогенез, метастазирование рака, терапия стволовыми клетками и иммунология лимфоцитов.
Одним из применений квантовых точек в биологии является использование донорных флуорофоров при резонансном переносе энергии Фёрстера, где большой коэффициент преломления и спектральная чистота этих флуорофоров делают их превосходящими молекулярные флуорофоры[91]. Широкий спектр оптического поглощения КТ позволяет избирательно возбуждать донор и минимально возбуждать акцептор красителя в исследованиях на основе FRET[92]. Недавно была продемонстрирована применимость модели FRET, которая предполагает, что квантовую точку можно аппроксимировать точечным диполем[93].
Использование квантовых точек для нацеливания на опухоли в условиях in vivo использует две схемы: активное нацеливание и пассивное нацеливание. В случае активного нацеливания квантовые точки функционализируются опухолеспецифическими сайтами связывания для избирательного связывания с опухолевыми клетками. Пассивное нацеливание использует усиленное проникновение и удержание опухолевых клеток для доставки зондов с квантовыми точками. Быстрорастущие опухолевые клетки обычно имеют более проницаемые мембраны, чем здоровые клетки, что позволяет мелким наночастицам проникать в тело клетки. Кроме того, у опухолевых клеток отсутствует эффективная лимфодренажная система, что приводит к последующему накоплению наночастиц.
Зонды с квантовыми точками проявляют токсичность in vivo. Например, нанокристаллы CdSe высокотоксичны для культивируемых клеток под воздействием УФ-излучения, поскольку частицы растворяются в процессе, известном как фотолиз, с высвобождением токсичных ионов кадмия в среду культуры. Однако было обнаружено, что в отсутствие УФ-облучения квантовые точки со стабильным полимерным покрытием практически нетоксичны[55][88]. Инкапсуляция квантовых точек гидрогелем позволяет помещать квантовые точки в стабильный водный раствор, уменьшая возможность утечки кадмия. Опять же, о процессе выделения квантовых точек из живых организмов известно очень мало[94].
В другом потенциальном применении квантовые точки исследуются в качестве неорганического флуорофора для интраоперационного обнаружения опухолей с помощью флуоресцентной спектроскопии.
Доставка неповреждённых квантовых точек в цитоплазму клетки была сложной задачей при использовании существующих методов. Векторные методы привели к агрегации и эндосомальной секвестрации квантовых точек, тогда как электропорация может повредить полупроводниковые частицы и агрегировать доставленные точки в цитозоль. Путём сжатия клеток квантовые точки могут быть эффективно доставлены без последующей агрегации, захвата материала эндосомами или значительной потери жизнеспособности клеток. Более того, было показано, что отдельные квантовые точки, полученные с помощью этого подхода, можно обнаружить в цитозоле клетки, что иллюстрирует потенциал этого метода для исследований по отслеживанию одиночных молекул[95].
Фотоэлектрические устройства
[править | править код]Настраиваемый спектр поглощения и высокие коэффициенты поглощения квантовых точек делают их привлекательными для технологий сбора света, таких как фотоэлектрическая энергетика. Квантовые точки могут повысить эффективность и снизить стоимость сегодняшних типичных кремниевых фотоэлектрических элементов. Согласно экспериментальному обзору 2004 года[96], квантовые точки селенида свинца (PbSe) могут производить более одного экситона из одного фотона высокой энергии посредством процесса умножения носителей или генерации множественных экситонов (МЭГ). Это выгодно отличается от современных фотоэлектрических элементов, которые могут управлять только одним экситоном на фотон высокой энергии, при этом носители высокой кинетической энергии теряют свою энергию в виде тепла. С другой стороны, квантово-ограниченные основные состояния коллоидных квантовых точек (например, сульфид свинца, PbS), включённые в исходные полупроводники с более широкой запрещённой зоной (например, перовскит), могут позволить генерировать фототок из фотонов с энергией ниже энергии запрещённой зоны основного материала через процесс двухфотонного поглощения, предлагающий другой подход (называемый промежуточной зоной, IB) для использования более широкого диапазона солнечного спектра и тем самым достижения более высокой фотоэлектрической эффективности[97][98].
Коллоидные фотоэлектрические элементы с квантовыми точками теоретически будут дешевле в производстве, поскольку их можно производить с помощью простых химических реакций.
Солнечные элементы только на квантовых точках
[править | править код]Ароматические самоорганизующиеся монослои (SAM) (например, 4-нитробензойная кислота) можно использовать для улучшения выравнивания энергетических зон на электродах и повышения эффективности. Этот метод обеспечил рекордный КПД преобразования мощности (PCE) 10,7 %[99]. SAM расположен между плёнкой коллоидных квантовых точек (CQD) ZnO-PbS для изменения выравнивания энергетических зон с помощью дипольного момента составляющей молекулы SAM, а модификацию энергетических зон можно изменить с помощью плотности, дипольного момента и ориентации молекулы SAM[99].
Квантовые точки в гибридных солнечных элементах
[править | править код]Коллоидные квантовые точки также используются в неорганических/органических гибридных солнечных элементах. Эти солнечные элементы привлекательны из-за возможности недорогого изготовления и относительно высокой эффективности[100]. Включение наноматериалов оксидов металлов, таких как ZnO, TiO2 и Nb2O5, в органические фотоэлектрические элементы было коммерциализировано с использованием полной рулонного производства[100]. Заявлено, что в гибридных солнечных элементах Si nanowire/PEDOT:PSS эффективность преобразования энергии составляет 13,2 %[101].
Квантовая точка с нанопроволокой в солнечных элементах
[править | править код]Другое потенциальное использование включает закрытые монокристаллические нанопроволоки ZnO с квантовыми точками CdSe, погруженные в меркаптопропионовую кислоту в качестве среды для переноса дырок, чтобы получить солнечный элемент, сенсибилизированный КТ. Морфология нанопроволок позволила электронам напрямую попадать к фотоаноду. Эта форма солнечного элемента демонстрирует внутреннюю квантовую эффективность 50-60 %[102].
Нанопроволоки с покрытиями из квантовых точек на кремниевых нанопроволоках (SiNW) и углеродных квантовых точках. Использование SiNW вместо планарного кремния повышает антифлексные свойства Si[103]. SiNW демонстрирует эффект улавливания света из-за захвата света в SiNW. Такое использование SiNW в сочетании с углеродными квантовыми точками привело к созданию солнечного элемента, уровень PCE которого достиг 9,10 %[103].
Квантовые точки графена также были смешаны с органическими электронными материалами для повышения эффективности и снижения стоимости фотоэлектрических устройств и органических светоизлучающих диодов (OLED) по сравнению с листами графена. Эти графеновые квантовые точки были функционализированы органическими лигандами, которые испытывают фотолюминесценцию в результате поглощения ультрафиолета или видимого излучения[104].
Светодиоды
[править | править код]Предлагается несколько методов использования квантовых точек для улучшения существующей конструкции светодиодов (LED), включая дисплеи на светодиодах с квантовыми точками (QD-LED или QLED) и дисплей на белых светоизлучающих диодах на квантовых точках (QD-WLED). Поскольку квантовые точки естественным образом создают квазимонохроматический свет, они могут быть более эффективными, чем источники света, которые должны иметь цветовую фильтрацию. КТ-светодиоды могут быть изготовлены на кремниевой подложке, что позволяет интегрировать их в стандартные кремниевые интегральные схемы или микроэлектромеханические системы[105].
Дисплеи с квантовыми точками
[править | править код]Обычный цветной жидкокристаллический дисплей (ЖК-дисплей) подсвечивается люминесцентными лампами (CCFL) или белыми светодиодами, которые подвергаются цветовой фильтрации для получения красных, зелёных и синих пикселей. В дисплеях с квантовыми точками в качестве источников света используются светодиоды, излучающие синий цвет, а не белые светодиоды. Преобразующая часть излучаемого света преобразуется в чистый зелёный и красный свет с помощью квантовых точек, излучающих соответствующие цвета, размещённых перед синим светодиодом или с помощью диффузного покрытия, наполненного квантовыми точками, в оптическом блоке подсветки задней поверхности. Пустые пиксели также используются для того, чтобы синий светодиод по-прежнему генерировал синие оттенки. Этот тип белого света в качестве подсветки ЖК-панели обеспечивает наилучшую цветовую гамму при меньших затратах, чем комбинация светодиодов RGB с использованием трёх светодиодов[106].
Другой метод, с помощью которого можно получить отображение квантовых точек, — это электролюминесцентный (ЭЛ) или электроэмиссионный метод. Это предполагает встраивание квантовых точек в каждый отдельный пиксель. Затем они активируются и контролируются с помощью пропускания электрического тока[107]. Поскольку зачастую это сам излучает свет, достижимые цвета в этом методе могут быть ограничены[108]. Электроэмиссионные телевизоры QD-LED существуют только в лабораториях.
Способность КТ точно преобразовывать и настраивать спектр делает их привлекательными для ЖК-дисплеев. Предыдущие ЖК-дисплеи могли тратить энергию на преобразование плохого красно-зелёного и насыщенного сине-жёлтого белого света в более сбалансированное освещение. Благодаря использованию КТ на экране содержатся только необходимые цвета для идеального изображения. В результате экран стал ярче, чётче и энергоэффективнее. Первым коммерческим применением квантовых точек стала серия плоских телевизоров Sony XBR X900A, выпущенная в 2013 году[109].
В июне 2006 года компания QD Vision объявила о техническом успехе в создании экспериментального дисплея на квантовых точках, демонстрирующего яркое излучение в видимой и ближней инфракрасной области спектра. QD-LED, встроенный в иглу сканирующей микроскопии, использовался для демонстрации изображений флуоресцентной сканирующей оптической микроскопии ближнего поля (NSOM)[110].
Фотоприёмники
[править | править код]Фотодетекторы на квантовых точках (QDP) изготавливаются либо методом обработки в растворе[111], либо из обычных монокристаллических полупроводников[112]. Обычные монокристаллические полупроводниковые КТП нельзя интегрировать в гибкую органическую электронику из-за несовместимости условий их выращивания с технологическими окнами (условиями производства), необходимыми для органических полупроводников. С другой стороны, QDP, обработанные методом решения, можно легко интегрировать с почти бесконечным разнообразием подложек, а также подвергать постобработке поверх других интегральных схем. Такие коллоидные QDP имеют потенциальное применение в камерах видимого и инфракрасного света[113], машинном зрении, промышленном контроле, спектроскопии и флуоресцентной биомедицинской визуализации.
Фотокатализаторы
[править | править код]Квантовые точки также действуют как фотокатализаторы для химического преобразования воды в водород под действием света, что является путём к солнечному топливу. При фотокатализе пары электронов и дырок, образующиеся в квантовой точке при превышении энергии запрещённой зоны, вызывают окислительно-восстановительные реакции в окружающей жидкости. Как правило, фотокаталитическая активность точек связана с размером частиц и степенью их квантовой потенциальной ямы[114]. Это связано с тем, что ширина запрещённой зоны определяет химическую энергию, запасённую в квантовой точке в возбуждённом состоянии. Препятствием для использования квантовых точек в фотокатализе является наличие поверхностно-активных веществ (или лигандов) на поверхности этих точек. Эти лиганды мешают химической активности квантовых точек, замедляя процессы массопереноса и переноса электронов. Кроме того, квантовые точки из халькогенидов металлов химически нестабильны в окислительных условиях и подвергаются реакциям фотокоррозии.
Теория
[править | править код]Квантовые точки теоретически можно описывать как точечные или нульмерные (0D) объекты. Большинство их свойств зависят от размеров, формы и материалов, из которых изготовлены КТ. Как правило, КТ обладают термодинамическими свойствами, отличными от их основного материала. Одним из таких эффектов является уменьшение точки плавления. Оптические свойства сферических металлических КТ хорошо описываются теорией рассеяния Ми.
Физико-химические свойства
[править | править код]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ec/CdTe_PlasmaChem_spectra-ru.svg.2023_08_16_11_26_42.0.svg/220px-CdTe_PlasmaChem_spectra-ru.svg.2023_08_16_11_26_42.0.svg.png)
- Широкий спектр поглощения, что позволяет возбуждать нанокристаллы разных цветов одним источником излучения.
- Узкий и симметричный пик флуоресценции (без «хвоста» в красной области, как у органических красителей, полуширина пика флуоресценции 25—40 нм), что обеспечивает чистый цвет: точки размером 2 нм — голубой, 3 нм — зелёный, 6 нм — красный[115].
- Высокая яркость флуоресценции (квантовый выход >50 %).
- Высокая фотостабильность.
Большинство свойств КТ, в том числе цвет излучения, зависит от размеров, формы и материалов, из которых они изготовлены.
Квантовой точкой может служить кристалл полупроводника, в котором реализуются квантово-размерные эффекты вследствие достаточно малого размера. Электрон в таком микрокристалле чувствует себя как электрон в трёхмерной потенциальной яме, он имеет много стационарных уровней энергии с характерным расстоянием между ними ; точное выражение для уровней энергии зависит от формы точки. Аналогично переходу между уровнями энергии атома, при переходе между энергетическими уровнями квантовой точки может излучаться фотон. Возможно также забросить электрон на высокий энергетический уровень, а излучение получить от перехода между более низколежащими уровнями (люминесценция). При этом, в отличие от настоящих атомов, частотами переходов легко управлять, меняя размеры кристалла. Собственно, наблюдение люминесценции кристаллов селенида кадмия с частотой люминесценции, определяемой размером кристалла, и послужило первым наблюдением квантовых точек.
В настоящее время множество экспериментов посвящено квантовым точкам, сформированным в двумерном электронном газе. В двумерном электронном газе движение электронов перпендикулярно плоскости уже ограничено, а область на плоскости можно выделить с помощью затворных металлических электродов, накладываемых на гетероструктуру сверху. Квантовые точки в двумерном электронном газе можно связать туннельными контактами с другими областями двумерного газа и изучать проводимость через квантовую точку. В такой системе наблюдается явление кулоновской блокады.
Квантовое ограничение в полупроводниках
[править | править код]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/68/Quantum_dot.png/220px-Quantum_dot.png)
Уровни энергии отдельной частицы в квантовой точке можно предсказать, используя модель частицы в ящике, в которой энергии состояний зависят от размеров потенциальной ямы. Для экситона внутри квантовой точки также существует кулоновское взаимодействие между отрицательно заряженным электроном и положительно заряженной дыркой. Сравнивая размер квантовой точки с радиусом Бора экситона, можно определить три режима. В «режиме сильного удержания» радиус квантовой точки намного меньше боровского радиуса экситона, соответственно энергия удержания доминирует над кулоновским взаимодействием[116]. В режиме «слабого удержания» квантовая точка больше, чем радиус Бора экситона, соответственно энергия удержания меньше, чем кулоновское взаимодействие между электроном и дыркой. Режим, в котором боровский радиус экситона и потенциал удержания сравнимы, называется «режимом промежуточного удержания»[117].
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/87/Quantum_confinement_effect.jpg/220px-Quantum_confinement_effect.jpg)
- Энергия запрещённой зоны
- Запрещённая зона может стать меньше в режиме сильного ограничения по мере разделения энергетических уровней. Радиус Бора экситона можно выразить как:
- где aB = 0.053 нм — радиус Бора, m — масса, μ — приведённая масса, а εr — диэлектрическая проницаемость, зависящая от размера КТ (относительная диэлектрическая проницаемость). Это приводит к увеличению полной энергии излучения (сумма уровней энергии в меньших запрещённых зонах в режиме сильного ограничения больше, чем уровни энергии в запрещённых зонах исходных уровней в режиме слабого ограничения) и эмиссии на различных длинах волн. Если распределение КТ по размерам недостаточно острое, свёртка нескольких длин волн излучения наблюдается в виде непрерывных спектров.
- Энергия удержания
- Экситонное поведение можно моделировать с помощью модели частицы в ящике. Электрон и дырку можно рассматривать как атом водорода в модели Бора, где ядро водорода заменено дыркой с положительным зарядом и массой электрона. Тогда энергетические уровни экситона можно представить как решение частицы в ящике на основном уровне (с n = 1) с заменой массы приведённой массой. Таким образом, изменяя размер квантовой точки, можно контролировать энергию удержания экситона.
- Энергия связанного экситона
- Между отрицательно заряженным электроном и положительно заряженной дыркой существует кулоновское притяжение. Отрицательная энергия, участвующая в притяжении, пропорциональна энергии Ридберга и обратно пропорциональна квадрату зависящей от размера КТ диэлектрической проницаемости[118] полупроводника. Когда размер полупроводникового кристалла меньше радиуса Бора экситона, кулоновское взаимодействие должно быть модифицировано.
Следовательно, сумму этих энергий можно представить как:
где μ — приведённая масса, a — радиус квантовой точки, me — масса свободного электрона, mh — масса дырки, а εr — диэлектрическая проницаемость, зависящая от размера.
Хотя приведённые выше уравнения были получены с использованием упрощающих предположений, они подразумевают, что электронные переходы квантовых точек будут зависеть от их размера. Эти эффекты квантового ограничения проявляются только ниже критического размера. Более крупные частицы не проявляют такого эффекта. Этот эффект квантового ограничения на КТ неоднократно подтверждался экспериментально[119] и является ключевой особенностью многих новых электронных структур[120].
Кулоновское взаимодействие между ограниченными носителями также можно изучать численными методами, если преследовать результаты, не квазиклассическими оценками[121].
Помимо ограничения во всех трёх измерениях, другие полупроводники с квантовым ограничением включают:
- Квантовые провода, которые удерживают электроны или дырки в двух пространственных измерениях и допускают свободное распространение в третьем измерении.
- Квантовые ямы, которые удерживают электроны или дырки в одном измерении и допускают свободное распространение в двух измерениях.
Модели
[править | править код]Существует множество теоретических основ для моделирования оптических, электронных и структурных свойств квантовых точек. Их можно разделить на квантовомеханические, полуклассические и классические.
Квантовая механика
[править | править код]Квантово-механические модели и моделирование квантовых точек часто включают взаимодействие электронов с псевдопотенциалом или случайной матрицей[122].
Полуклассический
[править | править код]Квазиклассические модели квантовых точек часто включают в себя химический потенциал. Например, термодинамический химический потенциал системы N-частиц определяется выражением
чьи энергетические вклады получены как решения уравнения Шрёдингера. Определение ёмкости,
- ,
с разницей потенциалов
может быть применён к квантовой точке с добавлением или удалением отдельных электронов из-за дискретность заряда,
- и .
Тогда
— квантовая ёмкость квантовой точки, где через I(N) мы обозначили потенциал ионизации, а через A(N) — сродство к электрону системы N-частиц[123].
Уровни энергии в квантовой точке
[править | править код]Энергетический спектр квантовой точки определяется профилем потенциальной энергии частицы в ней и может быть найден посредством решения трёхмерного стационарного уравнения Шрёдингера.
Например, если в области , , и вне этой области, то
- ,
где , , — натуральные числа, аналогично уровням энергии в квантовой яме с бесконечными стенками[1].
Если в сферической области и вне неё (это одно из адекватных приближений для реальных точек), то[124]
- ,
где — неотрицательное целое число, а — -й корень функции Бесселя полуцелого индекса ; для будет , а для других имеются таблицы нулей[125].
Наконец, если (трёхмерный квантовый гармонический осциллятор, также являющийся неплохим приближением для реальных точек; = const), то[126]
- .
Классическая механика
[править | править код]Классическая электростатическая трактовка электронов, удерживаемых сферическими квантовыми точками, аналогична их трактовке в модели атома Томсона[127] или модели сливового пудинга[128].
Классическая трактовка как двумерных, так и трёхмерных квантовых точек демонстрирует поведение заполнения электронных оболочек. Для двумерных квантовых точек описана «таблица Менделеева классических искусственных атомов»[129]. Кроме того, сообщалось о нескольких связях между трёхмерной задачей Томсона и закономерностями заполнения электронных оболочек, обнаруженными в природных атомах, встречающихся во всей периодической таблице[130]. Эта последняя работа возникла на основе классического электростатического моделирования электронов в сферической квантовой точке, представленной идеальной диэлектрической сферой[131].
История
[править | править код]На протяжении тысячелетий стеклодувы могли изготавливать цветное стекло, добавляя различные элементы пыли и порошков, такие как серебро, золото и кадмий, а затем экспериментируя с разными температурами, чтобы получить оттенки стекла. В XIX-м веке учёные начали понимать, как цвет стекла зависит от элементов и методов нагрева и охлаждения. Также было обнаружено, что для одного и того же элемента и препарата цвет зависел от размера частиц пыли[132].
Первые квантовые точки (CuCl) были синтезированы в стеклянной матрице Алексеем А. Онущенко и А. Екимовым в 1981 году в Государственном оптическом институте имени Вавилова[133][134][135][136][137] и независимо в коллоидной суспензии[138] группой Л. Брюса в Bell Labs в 1983 году, который работал с растворами сульфида кадмия[133][139][140]. Впервые их теория рассматривалась А. Эфросом и Алексеем Эфросом в 1982 году[141][133]. Быстро было установлено, что оптические изменения, возникшие у очень маленьких частиц, были вызваны квантово-механическими эффектами[132].
Термин «квантовая точка» впервые появился в статье М. Рида[англ.] в 1986 году[142][133]. По словам Л. Брюса, термин «квантовая точка» был придуман Д. Чемла[нем.] пока они работали в Bell Labs[143].
В 1993 году Дэвид Дж. Норрис, К. Мюррей[нем.] и Мунги Бавенди из Массачусетского технологического института сообщили о методе синтеза с горячей инжекцией для получения воспроизводимых размеров квантовых точек чётко определённого размера и с высоким оптическим качеством. Этот метод открыл двери для развития крупномасштабных технологических применений квантовых точек в широком спектре областей[132][144].
Наиболее изучены квантовые точки на основе селенида кадмия. Но с появлением законодательства, ограничивающего использование материалов на основе тяжёлых металлов[145], технологии стали развиваться в сторону производства квантовых точек, не содержащих кадмий.
Нобелевская премия по химии 2023 года присуждена М. Бавенди, Л. Брюсу и А. Екимову «за открытие и синтез квантовых точек»[146].
Примечания
[править | править код]- ↑ 1 2 Понятов, 2016, с. 40.
- ↑ Васильев, Дирин, 2007, с. 3.
- ↑ 1 2 Понятов, 2016, с. 39.
- ↑ Silbey, Robert J. Physical Chemistry, 4th ed / Silbey, Robert J., Alberty, Robert A., Bawendi, Moungi G.. — John Wiley & Sons, 2005. — P. 835.
- ↑ Ashoori, R. C. (1996). "Electrons in artificial atoms". Nature. 379 (6564): 413—419. Bibcode:1996Natur.379..413A. doi:10.1038/379413a0.
- ↑ Kastner, M. A. (1993). "Artificial Atoms". Physics Today. 46 (1): 24—31. Bibcode:1993PhT....46a..24K. doi:10.1063/1.881393.
- ↑ Banin, Uri (August 1999). "Identification of atomic-like electronic states in indium arsenide nanocrystal quantum dots". Nature (англ.). 400 (6744): 542—544. Bibcode:1999Natur.400..542B. doi:10.1038/22979. ISSN 1476-4687. Архивировано 6 августа 2020. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ Cui, Jiabin (2019-12-16). "Colloidal quantum dot molecules manifesting quantum coupling at room temperature". Nature Communications (англ.). 10 (1): 5401. arXiv:1905.06065. Bibcode:2019NatCo..10.5401C. doi:10.1038/s41467-019-13349-1. ISSN 2041-1723. PMID 31844043.
- ↑ Cherniukh, Ihor (May 2021). "Perovskite-type superlattices from lead halide perovskite nanocubes". Nature (англ.). 593 (7860): 535—542. Bibcode:2021Natur.593..535C. doi:10.1038/s41586-021-03492-5. ISSN 1476-4687. PMID 34040208. Архивировано 15 января 2024. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ Septianto, Ricky Dwi (2023-05-26). "Enabling metallic behaviour in two-dimensional superlattice of semiconductor colloidal quantum dots". Nature Communications (англ.). 14 (1): 2670. Bibcode:2023NatCo..14.2670S. doi:10.1038/s41467-023-38216-y. ISSN 2041-1723. PMID 37236922.
- ↑ 1 2 Murray, C. B. (2000). "Synthesis and Characterization of Monodisperse Nanocrystals and Close-Packed Nanocrystal Assemblies". Annual Review of Materials Research. 30 (1): 545—610. Bibcode:2000AnRMS..30..545M. doi:10.1146/annurev.matsci.30.1.545.
- ↑ Brus, L. E. "Chemistry and Physics of Semiconductor Nanocrystals" (PDF). Архивировано (PDF) 4 марта 2016. Дата обращения: 7 июля 2009.
- ↑ Quantum Dots . Nanosys – Quantum Dot Pioneers. Дата обращения: 4 декабря 2015. Архивировано 8 декабря 2015 года.
- ↑ Huffaker, D. L. (1998). "1.3 μm room-temperature GaAs-based quantum-dot laser". Applied Physics Letters. 73 (18): 2564—2566. Bibcode:1998ApPhL..73.2564H. doi:10.1063/1.122534. ISSN 0003-6951.
- ↑ Lodahl, Peter (2015). "Interfacing single photons and single quantum dots with photonic nanostructures". Reviews of Modern Physics. 87 (2): 347—400. arXiv:1312.1079. Bibcode:2015RvMP...87..347L. doi:10.1103/RevModPhys.87.347. ISSN 0034-6861.
- ↑ Eisaman, M. D. (2011). "Invited Review Article: Single-photon sources and detectors". Review of Scientific Instruments. 82 (7): 071101–071101–25. Bibcode:2011RScI...82g1101E. doi:10.1063/1.3610677. ISSN 0034-6748. PMID 21806165.
- ↑ Senellart, Pascale (2017). "High-performance semiconductor quantum-dot single-photon sources". Nature Nanotechnology. 12 (11): 1026—1039. Bibcode:2017NatNa..12.1026S. doi:10.1038/nnano.2017.218. ISSN 1748-3387. PMID 29109549.
- ↑ Loss, Daniel (1998). "Quantum computation with quantum dots". Physical Review A. 57 (1): 120—126. arXiv:cond-mat/9701055. Bibcode:1998PhRvA..57..120L. doi:10.1103/PhysRevA.57.120. ISSN 1050-2947.
- ↑ 1 2 Michalet, X. (2005). "Quantum Dots for Live Cells, in Vivo Imaging, and Diagnostics". Science. 307 (5709): 538—44. Bibcode:2005Sci...307..538M. doi:10.1126/science.1104274. PMID 15681376.
- ↑ Wagner, Christian (2015-07-06). "Scanning Quantum Dot Microscopy". Physical Review Letters (англ.). 115 (2): 026101. arXiv:1503.07738. Bibcode:2015PhRvL.115b6101W. doi:10.1103/PhysRevLett.115.026101. ISSN 0031-9007. PMID 26207484.
- ↑ Ramírez, H. Y. (2015). "Efficient control of coulomb enhanced second harmonic generation from excitonic transitions in quantum dot ensembles". Phys. Chem. Chem. Phys. 17 (37): 23938—46. Bibcode:2015PCCP...1723938R. doi:10.1039/C5CP03349G. PMID 26313884. Архивировано 4 октября 2023. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ Coe-Sullivan, S. (2005-07-01). "Large-Area Ordered Quantum-Dot Monolayers via Phase Separation During Spin-Casting". Advanced Functional Materials. 15 (7): 1117—1124. doi:10.1002/adfm.200400468.
- ↑ Xu, Shicheng (2016). "Oscillatory barrier-assisted Langmuir–Blodgett deposition of large-scale quantum dot monolayers". Applied Surface Science. 367: 500—506. Bibcode:2016ApSS..367..500X. doi:10.1016/j.apsusc.2016.01.243.
- ↑ Gorbachev, I. A. (2016-06-01). "Investigation of Multilayers Structures Based on the Langmuir-Blodgett Films of CdSe/ZnS Quantum Dots". BioNanoScience (англ.). 6 (2): 153—156. doi:10.1007/s12668-016-0194-0. ISSN 2191-1630.
- ↑ Achermann, Marc (2003-12-01). "Picosecond Energy Transfer in Quantum Dot Langmuir−Blodgett Nanoassemblies". The Journal of Physical Chemistry B. 107 (50): 13782—13787. arXiv:cond-mat/0310127. Bibcode:2003cond.mat.10127A. doi:10.1021/jp036497r. ISSN 1520-6106.
- ↑ Protesescu, Loredana (2015). "Nanocrystals of Cesium Lead Halide Perovskites (CsPbX3, X=Cl, Br, and/or I): Novel Optoelectronic Materials Showing Bright Emission with Wide Color Gamut Profiling". Nano Letters. 15 (6): 3692—3696. doi:10.1021/nl5048779. PMID 25633588.
- ↑ 1 2 Понятов, 2016, с. 38—39.
- ↑ Mangolini, L. (2005). "High-yield plasma synthesis of luminescent silicon nanocrystals". Nano Letters. 5 (4): 655—659. Bibcode:2005NanoL...5..655M. doi:10.1021/nl050066y. PMID 15826104.
- ↑ Knipping, J. (2004). "Synthesis of high purity silicon nanoparticles in a low Pressure microwave reactor". Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 4 (8): 1039—1044. doi:10.1166/jnn.2004.149. PMID 15656199. Архивировано 4 октября 2023. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ Sankaran, R. M. (2005). "Synthesis of blue luminescent Si nanoparticles using atmospheric-pressure microdischarges" (PDF). Nano Letters. 5 (3): 537—541. Bibcode:2005NanoL...5..537S. doi:10.1021/nl0480060. PMID 15755110. Архивировано (PDF) 13 апреля 2023. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ Kortshagen, U (2009). "Nonthermal plasma synthesis of semiconductor nanocrystals". J. Phys. D: Appl. Phys. 42 (11). Bibcode:2009JPhD...42k3001K. doi:10.1088/0022-3727/42/11/113001.
- ↑ Pi, X. D. (2009). "Nonthermal plasma synthesized freestanding silicon–germanium alloy nanocrystals". Nanotechnology. 20 (29). Bibcode:2009Nanot..20C5602P. doi:10.1088/0957-4484/20/29/295602. PMID 19567968.
- ↑ Pi, X. D. (2008). "Doping efficiency, dopant location, and oxidation of Si nanocrystals" (PDF). Applied Physics Letters. 92 (2). Bibcode:2008ApPhL..92b3102S. doi:10.1063/1.2830828. Архивировано (PDF) 4 октября 2023. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ Ni, Z. Y. (2015). "Freestanding doped silicon nanocrystals synthesized by plasma". J. Phys. D: Appl. Phys. 48 (31). Bibcode:2015JPhD...48E4006N. doi:10.1088/0022-3727/48/31/314006.
- ↑ Pereira, R. N. (2015). "Doped semiconductor nanoparticles synthesized in gas-phase plasmas". J. Phys. D: Appl. Phys. 48 (31). Bibcode:2015JPhD...48E4005P. doi:10.1088/0022-3727/48/31/314005.
- ↑ Mangolini, L. (2007). "Plasma-assisted synthesis of silicon nanocrystal inks". Advanced Materials. 19 (18): 2513—2519. Bibcode:2007AdM....19.2513M. doi:10.1002/adma.200700595.
- ↑ Pi, X. D. (2014). "Water-dispersible silicon-quantum-dot-containing micelles self-assembled from an amphiphilic polymer". Part. Part. Syst. Charact. 31 (7): 751—756. doi:10.1002/ppsc.201300346.
- ↑ Petta, J. R. (2005-09-30). "Coherent Manipulation of Coupled Electron Spins in Semiconductor Quantum Dots". Science. 309 (5744): 2180—2184. Bibcode:2005Sci...309.2180P. doi:10.1126/science.1116955. ISSN 0036-8075. PMID 16141370.
- ↑ Branny, Artur (2017-05-22). "Deterministic strain-induced arrays of quantum emitters in a two-dimensional semiconductor". Nature Communications. 8 (1). arXiv:1610.01406. Bibcode:2017NatCo...815053B. doi:10.1038/ncomms15053. PMID 28530219.
- ↑ Clark, Pip (2017). "The Passivating Effect of Cadmium in PbS / CdS Colloidal Quantum Dot Solar Cells Probed by nm-Scale Depth Profiling". Nanoscale. 9 (18): 6056—6067. doi:10.1039/c7nr00672a. PMID 28443889.
- ↑ Здобнова Т. А., Лебеденко Е. Н., Деев С. М. Квантовые точки для молекулярной диагностики опухолей (рус.) // Aсta Naturae : журнал. — 2011. — Т. 3, № 1 (8). — С. 32—52. Архивировано 23 апреля 2019 года.
- ↑ Stranski, Ivan N. (1938). "Zur Theorie der orientierten Ausscheidung von Ionenkristallen aufeinander". Abhandlungen der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Klasse IIb. Akademie der Wissenschaften Wien. 146: 797—810.
- ↑ Leonard, D. (1994). "Critical layer thickness for self-assembled InAs islands on GaAs". Physical Review B. 50 (16): 11687—11692. Bibcode:1994PhRvB..5011687L. doi:10.1103/PhysRevB.50.11687. ISSN 0163-1829. PMID 9975303.
- ↑ Yoneda, Jun (2017-12-18). "A quantum-dot spin qubit with coherence limited by charge noise and fidelity higher than 99.9%". Nature Nanotechnology. 13 (2): 102—106. arXiv:1708.01454. doi:10.1038/s41565-017-0014-x. ISSN 1748-3387. PMID 29255292.
- ↑ Turchetti, Marco (2015). "Tunable single hole regime of a silicon field effect transistor in standard CMOS technology". Applied Physics Express. 9 (11). doi:10.7567/APEX.9.014001.
- ↑ "Ordering of quantum dots using genetically engineered viruses". Science. 296 (5569): 892—5. 2002. Bibcode:2002Sci...296..892L. doi:10.1126/science.1068054. PMID 11988570.
- ↑ "Selection of peptides with semiconductor binding specificity for directed nanocrystal assembly". Nature. 405 (6787): 665—8. 2000. Bibcode:2000Natur.405..665W. doi:10.1038/35015043. PMID 10864319.
- ↑ Jawaid A.M. (2013). "A". ACS Nano. 7 (4): 3190—3197. doi:10.1021/nn305697q. PMID 23441602.
- ↑ Continuous Flow Synthesis Method for Fluorescent Quantum Dots Архивная копия от 2 сентября 2023 на Wayback Machine. Azonano.com (1 June 2013). Retrieved on 2015-07-19.
- ↑ Quantum Materials Corporation and the Access2Flow Consortium. "Quantum materials corp achieves milestone in High Volume Production of Quantum Dots". Архивировано из оригинала 10 февраля 2015. Дата обращения: 7 июля 2011.
{{cite news}}
: Википедия:Обслуживание CS1 (числовые имена: authors list) (ссылка) - ↑ "Nanoco and Dow tune in for sharpest picture yet". The Times. 2014-09-25. Архивировано 18 мая 2015. Дата обращения: 9 мая 2015.
- ↑ MFTTech (2015-03-24). "LG Electronics Partners with Dow to Commercialize LGs New Ultra HD TV with Quantum Dot Technology". Архивировано 18 мая 2015. Дата обращения: 9 мая 2015.
- ↑ Hauser, Charlotte A. E. (2010). "Peptides as biological semiconductors". Nature. 468 (7323): 516—517. Bibcode:2010Natur.468..516H. doi:10.1038/468516a. PMID 21107418.
- ↑ 1 2 Hardman, R. (2006). "A Toxicologic Review of Quantum Dots: Toxicity Depends on Physicochemical and Environmental Factors". Environmental Health Perspectives. 114 (2): 165—72. doi:10.1289/ehp.8284. PMID 16451849.
- ↑ 1 2 Pelley, J. L. (2009). "State of Academic Knowledge on Toxicity and Biological Fate of Quantum Dots". Toxicological Sciences. 112 (2): 276—296. doi:10.1093/toxsci/kfp188. PMID 19684286.
- ↑ 1 2 3 4 Tsoi, Kim M. (2013-03-19). "Are Quantum Dots Toxic? Exploring the Discrepancy Between Cell Culture and Animal Studies". Accounts of Chemical Research. 46 (3): 662—671. doi:10.1021/ar300040z. PMID 22853558.
- ↑ Derfus, Austin M. (2004-01-01). "Probing the Cytotoxicity of Semiconductor Quantum Dots". Nano Letters. 4 (1): 11—18. Bibcode:2004NanoL...4...11D. doi:10.1021/nl0347334. PMID 28890669.
- ↑ Liu, Wei (2011-09-29). "CdSe Quantum Dot (QD)-Induced Morphological and Functional Impairments to Liver in Mice". PLOS ONE. 6 (9): e24406. Bibcode:2011PLoSO...624406L. doi:10.1371/journal.pone.0024406. PMID 21980346.
{{cite journal}}
: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка) - ↑ Parak, W.j. (2002-06-18). "Cell Motility and Metastatic Potential Studies Based on Quantum Dot Imaging of Phagokinetic Tracks". Advanced Materials. 14 (12): 882—885. doi:10.1002/1521-4095(20020618)14:12<882::AID-ADMA882>3.0.CO;2-Y. Архивировано 2 сентября 2023. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ Green, Mark (2005). "Semiconductor quantum dots and free radical induced DNA nicking". Chemical Communications (1): 121—3. doi:10.1039/b413175d. PMID 15614393.
- ↑ Hauck, T. S. (2010). "In vivo Quantum-Dot Toxicity Assessment". Small. 6 (1): 138—44. doi:10.1002/smll.200900626. PMID 19743433.
- ↑ Soo Choi, Hak (2007-10-01). "Renal clearance of quantum dots". Nature Biotechnology. 25 (10): 1165—1170. doi:10.1038/nbt1340. PMID 17891134.
- ↑ Fischer, Hans C. (2010-06-18). "Exploring Primary Liver Macrophages for Studying Quantum Dot Interactions with Biological Systems". Advanced Materials. 22 (23): 2520—2524. Bibcode:2010AdM....22.2520F. doi:10.1002/adma.200904231. PMID 20491094.
- ↑ Van Driel (2005). "Frequency-Dependent Spontaneous Emission Rate from CdSe and CdTe Nanocrystals: Influence of Dark States" (PDF). Physical Review Letters. 95 (23). arXiv:cond-mat/0509565. Bibcode:2005PhRvL..95w6804V. doi:10.1103/PhysRevLett.95.236804. PMID 16384329. Архивировано из оригинала (PDF) 2 мая 2019. Дата обращения: 16 сентября 2007.
- ↑ Leatherdale, C. A. (2002). "On the Absorption Cross Section of CdSe Nanocrystal Quantum Dots". The Journal of Physical Chemistry B. 106 (31): 7619—7622. doi:10.1021/jp025698c.
- ↑ Torres-Torres, C (2015-07-24). "Collective optical Kerr effect exhibited by an integrated configuration of silicon quantum dots and gold nanoparticles embedded in ion-implanted silica". Nanotechnology. 26 (29): 295701. Bibcode:2015Nanot..26C5701T. doi:10.1088/0957-4484/26/29/295701. ISSN 0957-4484. PMID 26135968.
- ↑ D. Loss and D. P. DiVincenzo, «Quantum computation with quantum dots», Phys. Rev. A 57, p120 (1998); on arXiv.org in January 1997
- ↑ Yazdani, Sajad (2018-10-26). "Nanoscale self-assembly of thermoelectric materials: a review of chemistry-based approaches". Nanotechnology. 29 (43): 432001. Bibcode:2018Nanot..29Q2001Y. doi:10.1088/1361-6528/aad673. ISSN 0957-4484. PMID 30052199.
- ↑ Bux, Sabah K. (2010). "Nanostructured materials for thermoelectric applications". Chemical Communications (англ.). 46 (44): 8311—24. doi:10.1039/c0cc02627a. ISSN 1359-7345. PMID 20922257.
- ↑ Zhao, Yixin (2011). "Toward high-performance nanostructured thermoelectric materials: the progress of bottom-up solution chemistry approaches". Journal of Materials Chemistry (англ.). 21 (43): 17049. doi:10.1039/c1jm11727k. ISSN 0959-9428. Архивировано 30 августа 2023. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ Achermann, M. (2004). "Energy-transfer pumping of semiconductor nanocrystals using an epitaxial quantum well". Nature. 429 (6992): 642—646. Bibcode:2004Natur.429..642A. doi:10.1038/nature02571. PMID 15190347.
- ↑ Chern, Margaret (2019-01-24). "Sensing with photoluminescent semiconductor quantum dots". Methods and Applications in Fluorescence. 7 (1): 012005. Bibcode:2019MApFl...7a2005C. doi:10.1088/2050-6120/aaf6f8. ISSN 2050-6120. PMID 30530939.
- ↑ Mongin C. (2016). "Direct observation of triplet energy transfer from semiconductor nanocrystals". Science. 351 (6271): 369—372. Bibcode:2016Sci...351..369M. doi:10.1126/science.aad6378. PMID 26798011.
- ↑ 1 2 Trafton, Anne (2019-12-18). "Storing medical information below the skin's surface". MIT News. Архивировано 4 октября 2023. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ 1 2 Jaklenec, Ana; McHugh, Kevin J. "Microneedle tattoo patches and use thereof". US Patent and Trademark Office. Архивировано 4 октября 2023. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ 1 2 Walling, M. A. (February 2009). "Quantum Dots for Live Cell and In Vivo Imaging". Int. J. Mol. Sci. 10 (2): 441—491. doi:10.3390/ijms10020441. PMID 19333416.
{{cite journal}}
: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка) - ↑ Juan Carlos Stockert, Alfonso Blázquez-Castro. Chapter 18 Luminescent Solid-State Markers // Fluorescence Microscopy in Life Sciences. — Bentham Science Publishers, 2017. — P. 606–641. — ISBN 978-1-68108-519-7.
- ↑ Marchuk, K. (2012). "High-Precision Tracking with Non-blinking Quantum Dots Resolves Nanoscale Vertical Displacement". Journal of the American Chemical Society. 134 (14): 6108—11. doi:10.1021/ja301332t. PMID 22458433. Архивировано 23 июля 2020. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ Lane, L. A. (2014). "Compact and Blinking-Suppressed Quantum Dots for Single-Particle Tracking in Live Cells". The Journal of Physical Chemistry B. 118 (49): 14140—7. doi:10.1021/jp5064325. PMID 25157589.
- ↑ Spie (2014). "Paul Selvin Hot Topics presentation: New Small Quantum Dots for Neuroscience". SPIE Newsroom. doi:10.1117/2.3201403.17.
- ↑ Tokumasu, F (2005). "Band 3 modifications in Plasmodium falciparum-infected AA and CC erythrocytes assayed by autocorrelation analysis using quantum dots". Journal of Cell Science. 118 (Pt 5): 1091—8. doi:10.1242/jcs.01662. PMID 15731014.
- ↑ Dahan, M. (2003). "Diffusion Dynamics of Glycine Receptors Revealed by Single-Quantum Dot Tracking". Science. 302 (5644): 442—5. Bibcode:2003Sci...302..442D. doi:10.1126/science.1088525. PMID 14564008.
- ↑ Howarth, M. (2008). "Monovalent, reduced-size quantum dots for imaging receptors on living cells". Nature Methods. 5 (5): 397—9. doi:10.1038/nmeth.1206. PMID 18425138.
- ↑ Akerman, M. E. (2002). "Nanocrystal targeting in vivo". Proceedings of the National Academy of Sciences. 99 (20): 12617—21. Bibcode:2002PNAS...9912617A. doi:10.1073/pnas.152463399. PMID 12235356.
- ↑ Farlow, J. (2013). "Formation of targeted monovalent quantum dots by steric exclusion". Nature Methods. 10 (12): 1203—5. doi:10.1038/nmeth.2682. PMID 24122039.
- ↑ Dwarakanath, S. (2004). "Quantum dot-antibody and aptamer conjugates shift fluorescence upon binding bacteria". Biochemical and Biophysical Research Communications. 325 (3): 739—43. doi:10.1016/j.bbrc.2004.10.099. PMID 15541352.
- ↑ Zherebetskyy D. (2014). "Hydroxylation of the surface of PbS nanocrystals passivated with oleic acid". Science. 344 (6190): 1380—1384. Bibcode:2014Sci...344.1380Z. doi:10.1126/science.1252727. PMID 24876347. Архивировано 4 октября 2023. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ 1 2 Ballou, B. (2004). "Noninvasive Imaging of Quantum Dots in Mice". Bioconjugate Chemistry. 15 (1): 79—86. doi:10.1021/bc034153y. PMID 14733586.
- ↑ Lu, Zhisong (2008-05-20). "Mechanism of antimicrobial activity of CdTe quantum dots". Langmuir: The ACS Journal of Surfaces and Colloids. 24 (10): 5445—5452. doi:10.1021/la704075r. ISSN 0743-7463. PMID 18419147.
- ↑ Abdolmohammadi, Mohammad Hossein (December 2017). "Application of new ZnO nanoformulation and Ag/Fe/ZnO nanocomposites as water-based nanofluids to consider in vitro cytotoxic effects against MCF-7 breast cancer cells". Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology. 45 (8): 1769—1777. doi:10.1080/21691401.2017.1290643. ISSN 2169-141X. PMID 28278581.
- ↑ Resch-Genger, Ute (2008-08-28). "Quantum dots versus organic dyes as fluorescent labels". Nature Methods. 5 (9): 763—775. doi:10.1038/nmeth.1248. PMID 18756197.
- ↑ Algar, W. Russ (2007-11-07). "Quantum dots as donors in fluorescence resonance energy transfer for the bioanalysis of nucleic acids, proteins, and other biological molecules". Analytical and Bioanalytical Chemistry. 391 (5): 1609—1618. doi:10.1007/s00216-007-1703-3. PMID 17987281.
- ↑ Beane, Gary (2014-08-07). "Energy Transfer between Quantum Dots and Conjugated Dye Molecules". The Journal of Physical Chemistry C. 118 (31): 18079—18086. doi:10.1021/jp502033d.
- ↑ Soo Choi, H. (2007). "Renal clearance of quantum dots". Nature Biotechnology. 25 (10): 1165—70. doi:10.1038/nbt1340. PMID 17891134.
- ↑ Sharei, A. (2013). "A vector-free microfluidic platform for intracellular delivery". Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (6): 2082—7. Bibcode:2013PNAS..110.2082S. doi:10.1073/pnas.1218705110. PMID 23341631.
- ↑ Schaller, R. (2004). "High Efficiency Carrier Multiplication in PbSe Nanocrystals: Implications for Solar Energy Conversion". Physical Review Letters. 92 (18). arXiv:cond-mat/0404368. Bibcode:2004PhRvL..92r6601S. doi:10.1103/PhysRevLett.92.186601. PMID 15169518.
- ↑ Ramiro, Iñigo (July 2021). "Intermediate band solar cells: Present and future". Progress in Photovoltaics: Research and Applications (англ.). 29 (7): 705—713. doi:10.1002/pip.3351. ISSN 1062-7995. Архивировано 9 марта 2023. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ Alexandre, M. (2021-11-17). "Light management with quantum nanostructured dots-in-host semiconductors". Light: Science & Applications (англ.). 10 (1): 231. Bibcode:2021LSA....10..231A. doi:10.1038/s41377-021-00671-x. ISSN 2047-7538. PMID 34785654.
- ↑ 1 2 Kim, Gi-Hwan (2015-11-02). "High-Efficiency Colloidal Quantum Dot Photovoltaics via Robust Self-Assembled Monolayers". Nano Letters. 15 (11): 7691—7696. Bibcode:2015NanoL..15.7691K. doi:10.1021/acs.nanolett.5b03677. PMID 26509283.
- ↑ 1 2 Krebs, Frederik C. (2010). "Upscaling of polymer solar cell fabrication using full roll-to-roll processing". Nanoscale. 2 (6): 873—86. Bibcode:2010Nanos...2..873K. doi:10.1039/b9nr00430k. PMID 20648282.
- ↑ Park, Kwang-Tae (2015-07-15). "13.2% efficiency Si nanowire/PEDOT:PSS hybrid solar cell using a transfer-imprinted Au mesh electrode". Scientific Reports. 5: 12093. Bibcode:2015NatSR...512093P. doi:10.1038/srep12093. PMID 26174964.
- ↑ Leschkies, Kurtis S. (2007-06-01). "Photosensitization of ZnO Nanowires with CdSe Quantum Dots for Photovoltaic Devices". Nano Letters. 7 (6): 1793—1798. Bibcode:2007NanoL...7.1793L. doi:10.1021/nl070430o. PMID 17503867.
- ↑ 1 2 Xie, Chao (2014-04-22). "Core–Shell Heterojunction of Silicon Nanowire Arrays and Carbon Quantum Dots for Photovoltaic Devices and Self-Driven Photodetectors". ACS Nano. 8 (4): 4015—4022. doi:10.1021/nn501001j. PMID 24665986.
- ↑ Gupta, Vinay (2011-07-06). "Luminscent Graphene Quantum Dots for Organic Photovoltaic Devices". Journal of the American Chemical Society. 133 (26): 9960—9963. doi:10.1021/ja2036749. PMID 21650464.
- ↑ Nano LEDs printed on silicon . nanotechweb.org (3 июля 2009). Архивировано 26 сентября 2017 года.
- ↑ Quantum Dots: Solution for a Wider Color Gamut . pid.samsungdisplay.com. Дата обращения: 1 ноября 2018. Архивировано 20 сентября 2018 года.
- ↑ A Guide to the Evolution of Quantum Dot Displays . pid.samsungdisplay.com. Дата обращения: 1 ноября 2018.
- ↑ Quantum dot white and colored light emitting diodes . patents.google.com. Дата обращения: 1 ноября 2018. Архивировано 23 декабря 2019 года.
- ↑ Bullis, Kevin. (11 January 2013) Quantum Dots Produce More Colorful Sony TVs |MIT Technology Review Архивная копия от 12 декабря 2015 на Wayback Machine. Technologyreview.com. Retrieved on 2015-07-19.
- ↑ Hoshino, Kazunori (2012). "Nanoscale fluorescence imaging with quantum dot near-field electroluminescence". Applied Physics Letters. 101 (4). Bibcode:2012ApPhL.101d3118H. doi:10.1063/1.4739235. Архивировано 4 октября 2023. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ Konstantatos, G. (2009). "Solution-Processed Quantum Dot Photodetectors". Proceedings of the IEEE. 97 (10): 1666—1683. doi:10.1109/JPROC.2009.2025612.
- ↑ Vaillancourt, J. (2011). "A High Operating Temperature (HOT) Middle Wave Infrared (MWIR) Quantum-Dot Photodetector". Optics and Photonics Letters. 4 (2): 1—5. doi:10.1142/S1793528811000196.
- ↑ Palomaki P.; and Keuleyan S. (2020): Move over CMOS, here come snapshots by quantum dots. Архивная копия от 27 марта 2023 на Wayback Machine IEEE Spectrum, 25 February 2020. Retrieved 20 March 2020
- ↑ Zhao, Jing (2013). "Quantum Confinement Controls Photocatalysis: A Free Energy Analysis for Photocatalytic Proton Reduction at Cd Se Nanocrystals". ACS Nano. 7 (5): 4316—25. doi:10.1021/nn400826h. PMID 23590186.
- ↑ QLED и его отличия от OLED и LED . ULTRA HD (6 мая 2017). Дата обращения: 17 апреля 2019. Архивировано 17 апреля 2019 года.
- ↑ Jungnickel, V. (October 1996). "Luminescence related processes in semiconductor nanocrystals —The strong confinement regime". Journal of Luminescence. 70 (1—6): 238—252. Bibcode:1996JLum...70..238J. doi:10.1016/0022-2313(96)00058-0. ISSN 0022-2313.
- ↑ Richter, Marten (2017-06-26). "Nanoplatelets as material system between strong confinement and weak confinement". Physical Review Materials. 1 (1). arXiv:1705.05333. Bibcode:2017PhRvM...1a6001R. doi:10.1103/PhysRevMaterials.1.016001.
- ↑ Brandrup, J. Polymer Handbook / J. Brandrup, E.H. Immergut. — 2. — New York : Wiley, 1966. — P. 240–246.
- ↑ Khare, Ankur (2011). "Size control and quantum confinement in Cu2ZnSnX4 nanocrystals". Chem. Commun. 47 (42): 11721—3. doi:10.1039/C1CC14687D. PMID 21952415.
- ↑ Greenemeier, L. (2008-02-05). "New Electronics Promise Wireless at Warp Speed". Scientific American. Архивировано 4 декабря 2008. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ Ramírez, H. Y. (2012). "Two interacting electrons confined in a 3D parabolic cylindrically symmetric potential, in presence of axial magnetic field: A finite element approach". Comput. Phys. Commun. 183 (8). Bibcode:2012CoPhC.183.1654R. doi:10.1016/j.cpc.2012.03.002.
- ↑ "Spin–orbit coupling, antilocalization, and parallel magnetic fields in quantum dots". Phys. Rev. Lett. 89 (27). 2002. arXiv:cond-mat/0208436. Bibcode:2002PhRvL..89A6803Z. doi:10.1103/PhysRevLett.89.276803. PMID 12513231.
- ↑ Iafrate, G. J. (1995). "Capacitive nature of atomic-sized structures". Phys. Rev. B. 52 (15): 10737—10739. Bibcode:1995PhRvB..5210737I. doi:10.1103/physrevb.52.10737. PMID 9980157.
- ↑ Л. А. Бугаев, А. С. Каспржицкий, Я. В. Латоха. Методические указания к решению задач по квантовой теории . Изд-во Ростовского госуниверситета (2006). — см. пример 3.5, в т. ч. на с. 33. Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 16 августа 2021 года.
- ↑ С. Д. Алгазин. О табулировании с высокой точностью нулей функций Бесселя . Изв. Тульского госуниверситета, Естественные науки, вып. 1, с. 132-141 (2013). — см. разд. 4: Нули функций Бесселя полуцелого индекса. Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 16 августа 2021 года.
- ↑ Д. Бом. Квантовая теория . М.: Наука (1965). — см. с. 409-411. Дата обращения: 16 августа 2021. Архивировано 16 августа 2021 года.
- ↑ Thomson, J.J. (1904). "On the Structure of the Atom: an Investigation of the Stability and Periods of Oscillation of a number of Corpuscles arranged at equal intervals around the Circumference of a Circle; with Application of the Results to the Theory of Atomic Structure" (extract of paper). Philosophical Magazine. 7 (39): 237—265. doi:10.1080/14786440409463107. Архивировано 19 января 2018. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ Bednarek, S. (1999). "Many-electron artificial atoms". Phys. Rev. B. 59 (20): 13036—13042. Bibcode:1999PhRvB..5913036B. doi:10.1103/PhysRevB.59.13036.
- ↑ Bedanov, V. M. (1994). "Ordering and phase transitions of charged particles in a classical finite two-dimensional system". Physical Review B. 49 (4): 2667—2676. Bibcode:1994PhRvB..49.2667B. doi:10.1103/PhysRevB.49.2667. PMID 10011100.
- ↑ LaFave, T. Jr. (2013). "Correspondences between the classical electrostatic Thomson Problem and atomic electronic structure". Journal of Electrostatics. 71 (6): 1029—1035. arXiv:1403.2591. doi:10.1016/j.elstat.2013.10.001.
- ↑ LaFave, T. Jr. (2013). "The discrete charge dielectric model of electrostatic energy". Journal of Electrostatics. 69 (5): 414—418. arXiv:1403.2591. doi:10.1016/j.elstat.2013.10.001.
- ↑ 1 2 3 Linke, Heiner (2023-10-03). "Quantum dots — seeds of nanoscience" (PDF). The Royal Swedish Academy of Sciences. Архивировано (PDF) 24 января 2024. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ 1 2 3 4 Понятов, 2016, с. 41.
- ↑ Екимов АИ (1981). "Квантовый размерный эффект в трехмерных микрокристаллах полупроводников" (PDF). Письма в ЖЭТФ. 34: 363—366. Архивировано (PDF) 16 декабря 2014. Дата обращения: 7 декабря 2012.
- ↑ "Quantum size effect in the optical-spectra of semiconductor micro-crystals". Soviet Physics Semiconductors-USSR. 16 (7): 775—778. 1982.
- ↑ "Quantum size effect in semiconductor microcrystals". Solid State Communications. 56 (11): 921—924. 1985. Bibcode:1985SSCom..56..921E. doi:10.1016/S0038-1098(85)80025-9.
- ↑ Nanotechnology Timeline . National Nanotechnology Initiative. Дата обращения: 14 декабря 2016. Архивировано 12 декабря 2016 года.
- ↑ Kolobkova, E. V. (2012). "Optical Technologies Silver Nanoclusters Influence on Formation of Quantum Dots in Fluorine Phosphate Glasses". Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics. 5 (12). Архивировано 29 августа 2023. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ Rossetti, R. (1983-07-15). "Quantum size effects in the redox potentials, resonance Raman spectra, and electronic spectra of CdS crystallites in aqueous solution". The Journal of Chemical Physics. 79 (2): 1086—1088. Bibcode:1983JChPh..79.1086R. doi:10.1063/1.445834. ISSN 0021-9606.
- ↑ Brus, L. E. (1984-05-01). "Electron–electron and electron‐hole interactions in small semiconductor crystallites: The size dependence of the lowest excited electronic state". The Journal of Chemical Physics. 80 (9): 4403—4409. Bibcode:1984JChPh..80.4403B. doi:10.1063/1.447218. ISSN 0021-9606. Архивировано 4 октября 2023. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ superadmin. History of Quantum Dots (брит. англ.). Nexdot. Дата обращения: 8 октября 2020. Архивировано 11 апреля 2021 года.
- ↑ Reed, M. A. (1986-01-01). "Spatial quantization in GaAs–AlGaAs multiple quantum dots". Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics Processing and Phenomena. 4 (1): 358—360. Bibcode:1986JVSTB...4..358R. doi:10.1116/1.583331. ISSN 0734-211X.
- ↑ Louis E. Brus life story . www.kavliprize.org. Дата обращения: 4 октября 2023. Архивировано 9 октября 2023 года.
- ↑ Palma, Jasmine; Wang, Austin H. (2023-10-06). "One Small Quantum Dot, One Giant Leap for Nanoscience: Moungi Bawendi '82 Wins Nobel Prize in Chemistry | News | The Harvard Crimson". The Harvard Crimson. Архивировано 4 января 2024. Дата обращения: 8 октября 2023.
- ↑ ТР ЕАЭС 037/2016 . Решение Совета Евразийской экономической комиссии от 18 октября 2016 года N 113. Дата обращения: 19 апреля 2019. Архивировано 28 марта 2020 года.; Директива 2011/65/EU от 8 июня 2011 года . Европейский парламент и Совет ЕС. Дата обращения: 16 мая 2019. Архивировано 25 января 2021 года.
- ↑ The Nobel Prize in Chemistry 2023 (амер. англ.). NobelPrize.org. Дата обращения: 6 октября 2023. Архивировано 5 октября 2023 года.
Литература
[править | править код]- Понятов, Алексей. Квантовые точки прогресса // Наука и жизнь. — 2016. — Вып. 6. — С. 38—45. — ISSN 0028-1263.
- Бричкин С. Б., Разумов В. Ф. Коллоидные квантовые точки: синтез, свойства и применение // Усп. хим. — 2016. — Т. 85, вып. 12. — С. 1297—1312. — doi:10.1070/RCR4656.
- Васильев Р. Б., Дирин Д. Н. Квантовые точки: синтез, свойства, применение. — Методические материалы. — Москва: ФНМ МГУ, 2007. — 34 с. Архивировано 29 марта 2017 года.
Ссылки
[править | править код]- Телевизор на квантовых точках . TV-Smart.Ru (16 января 2015). Дата обращения: 11 апреля 2019. Архивировано 6 апреля 2019 года.
- Онищенко Е. Полупроводниковые гетероструктуры . Scientific.ru (Междисциплинарный научный сервер). Дата обращения: 11 апреля 2019. Архивировано 11 апреля 2019 года.
- Создана логическая схема на квантовых точках . membrana.ru (18 января 2006). Дата обращения: 11 апреля 2019. Архивировано 7 июля 2008 года.
- Квантовые точки и где они обитают . gagadget.com. Дата обращения: 11 апреля 2019. Архивировано 11 апреля 2019 года.
- Кульбачинский В. А. Полупроводниковые квантовые точки (рус.) // Соросовский образовательный журнал : журнал. — 2001. — Т. 7, № 4. — С. 98—104.
- Аржанов А. И. и др.,. Фотоника полупроводниковых квантовых точек: фундаментальные аспекты (рус.) // Фотоника (Photonics Russia) : журнал. — 2021. — Т. 15, вып. 8. — С. 622—640.
- Аржанов А. И. и др.,. Фотоника полупроводниковых квантовых точек: прикладные аспекты (рус.) // Фотоника (Photonics Russia) : журнал. — 2022. — Т. 16, вып. 2. — С. 96—112.