Klíčový rozdíl mezi uhlíkovými tečkami a kvantovými tečkami je ten, že uhlíkové tečky jsou malé uhlíkové nanočástice, zatímco kvantové tečky jsou malé polovodičové částice.
Jak uhlíkové tečky, tak kvantové tečky spadají do oblasti kvantové mechaniky. Toto jsou malé nanočástice.
Co jsou uhlíkové tečky?
Uhlíkové tečky jsou malé uhlíkové nanočástice, které mají určitou formu povrchové pasivace. Jejich velikost je menší než 10 nm. Tyto tečky byly poprvé objeveny v roce 2004 náhodně při čištění jednostěnných uhlíkových nanotrubic.
Vlastnosti uhlíkových teček závisí výhradně na jejich struktuře a složení. Ve většině případů mnoho karboxylových skupin na povrchu uhlíkových bodů poskytuje vynikající rozpustnost ve vodě a biokompatibilitu. Tyto části mají tendenci umožnit uhlíkovým tečkám sloužit jako nanočástice vodivé protony. Navíc jsou tyto částice vhodné pro chemickou modifikaci a pasivaci povrchu spolu s různými organickými, polymerními, anorganickými nebo biologickými materiály.
Existují dvě metody syntézy uhlíkových teček. Tyto dvě metody jsou metodou „shora dolů“a metodou „zdola nahoru“. Těmito procesy můžeme dosáhnout produkce uhlíkových teček pomocí chemických, elektrochemických a fyzikálních technik.
Obrázek 01: Uhlíkové tečky připravené z různých zdrojů
Metoda „shora dolů“zahrnuje rozklad velkých uhlíkových struktur (např. grafitu, uhlíkových nanotrubic a nanodiamantů) na uhlíkové tečky pomocí laserové ablace, obloukového výboje a elektrochemické metody.
Metoda výroby uhlíkových teček „zdola nahoru“zahrnuje malé prekurzory, jako jsou uhlohydráty, citráty a nanokompozity polymerního oxidu křemičitého. Tyto zdroje procházejí hydrotermální/solvotermální úpravou, podporovanými syntetickými a mikrovlnnými syntetickými cestami.
Co jsou kvantové tečky?
Kvantové tečky jsou malé polovodičové částice v nanometrovém měřítku, které mají optické a elektronické vlastnosti, které se liší od velkých částic podle kvantové mechaniky. Pokud pozorujeme kvantové tečky prostřednictvím osvětlení pod UV světlem, elektron v kvantové tečce má tendenci se excitovat do stavu s vyšší energií. Tento proces odpovídá přechodu elektronu z valenčního pásma do vodivostního pásma, pokud jde o polovodičovou kvantovou tečku. Poté může excitovaný elektron klesnout zpět do valenčního pásma uvolněním své energie prostřednictvím emise světla. Tato světelná emise se nazývá fotoluminiscence a můžeme ji ilustrovat následovně:
Obrázek 02: Fotoluminiscence kvantových bodů poskytujících různé barvy z kvantových bodů různých velikostí
Vlastnosti kvantových teček jsou obvykle mezilehlé k vlastnostem objemových polovodičů a diskrétních atomů nebo molekul. Navíc se optoelektronické vlastnosti kvantových teček mění v závislosti na velikosti a tvaru. Velké kvantové tečky obvykle vyzařují dlouhé vlnové délky a barvy emitované z těchto kvantových teček se pohybují od oranžové po červenou. Naproti tomu malé kvantové tečky mají tendenci vyzařovat kratší vlnové délky, což vede k barvám, jako je modrá a zelená. Můžeme však pozorovat, že barva se může lišit v závislosti na přesném složení kvantové tečky.
Hlavní aplikace kvantových teček zahrnují výrobu jednoelektronových tranzistorů, výrobu solárních článků, výrobu LED diod, jednofotonové zdroje, kvantové výpočty, výzkum buněčné biologie, mikroskopii a lékařské zobrazování.
Jaký je rozdíl mezi uhlíkovými tečkami a kvantovými tečkami?
Klíčový rozdíl mezi uhlíkovými tečkami a kvantovými tečkami je ten, že uhlíkové tečky jsou malé uhlíkové nanočástice, zatímco kvantové tečky jsou malé polovodičové částice. Uhlíkové tečky se používají při biozobrazování, snímání, dodávání léků, katalýze, optonice atd., zatímco kvantové tečky se používají při výrobě jednoelektronových tranzistorů, výrobě solárních článků, výrobě LED diod, jednofotonových zdrojích, kvantových výpočtech, výzkumu buněčné biologie, mikroskopie a lékařské zobrazování.
Následující infografika uvádí rozdíly mezi uhlíkovými a kvantovými tečkami ve formě tabulky.
Shrnutí – Carbon Dots vs Quantum Dots
Uhlíkové a kvantové tečky spadají do oblasti kvantové mechaniky. Jedná se o malé nanočástice. Klíčový rozdíl mezi uhlíkovými tečkami a kvantovými tečkami je ten, že uhlíkové tečky jsou malé uhlíkové nanočástice, zatímco kvantové tečky jsou malé polovodičové částice.
