Nøgleforskellen mellem kulstofprikker og kvanteprikker er, at kulstofprikker er små kulstofnanopartikler, hvorimod kvanteprikker er små halvlederpartikler.
Både kulstofprikker og kvanteprikker falder ind under kvantemekanikken. Disse er små partikler i nanoskala.
Hvad er Carbon Dots?
Carbonprikker er små kulstofnanopartikler med en form for overfladepassivering. Deres størrelse er mindre end 10 nm. Disse prikker blev først opdaget i 2004 ved et uheld gennem oprensningen af enkeltvæggede kulstofnanorør.
Kulstofprikkernes egenskaber afhænger udelukkende af deres strukturer og sammensætning. De fleste gange giver mange carboxyldele på kulstofprikkernes overflade en fremragende opløselighed i vand og biokompatibilitet. Disse dele har en tendens til at tillade kulstofprikkerne at tjene som protonledende nanopartikler. Desuden er disse partikler velegnede til kemisk modifikation og overfladepassivering sammen med forskellige organiske, polymere, uorganiske eller biologiske materialer.
Der er to metoder til syntese af kulstofprikker. Disse to er "top-down"-metoden og "bottom-up"-metoden. Vi kan opnå produktionen af kulstofprikkerne gennem disse processer via kemiske, elektrokemiske og fysiske teknikker.
Figur 01: Kulstofprikker udarbejdet fra forskellige kilder
"top-down"-metoden involverer nedbrydning af store kulstofstrukturer (f.eks. grafit, kulstofnanorør og nanodiamant) til kulstofprikker ved brug af laserablation, bueudladning og elektrokemisk metode.
"bottom-up"-metoden til produktion af kulstofprikker involverer små prækursorer såsom kulhydrater, citrat og polymer silica nanokompositter. Disse kilder gennemgår hydrotermisk/solvotermisk behandling, understøttede syntetiske og mikrobølgesyntetiske ruter.
Hvad er Quantum Dots?
Kvanteprikker er små halvlederpartikler på nanometerskala, med optiske og elektroniske egenskaber, der adskiller sig fra store partikler i henhold til kvantemekanikken. Hvis vi observerer kvanteprikker gennem belysning under UV-lys, har en elektron i kvanteprikken en tendens til at blive ophidset til en tilstand med højere energi. Denne proces svarer til overgangen af en elektron fra valancebåndet til konduktansbåndet, når det drejer sig om det halvledende kvantepunkt. Så kan den exciterede elektron falde tilbage i valensbåndet gennem frigivelsen af sin energi via udsendelse af lys. Denne lysemission kaldes fotoluminescens, og vi kan illustrere det som følger:
Figur 02: Fotoluminescens af kvanteprikker, der giver forskellige farver fra kvanteprikker med forskellige størrelser
Sædvanligvis er kvanteprikkernes egenskaber mellem egenskaberne for bulkhalvledere og diskrete atomer eller molekyler. Desuden ændres de optoelektroniske egenskaber af kvanteprikker som en funktion af både størrelse og form. Typisk udsender store kvanteprikker lange bølgelængder, og de udsendte farver fra disse kvanteprikker spænder fra orange til rød. I modsætning hertil har små kvanteprikker en tendens til at udsende kortere bølgelængder, hvilket giver anledning til farver som blå og grøn. Vi kan dog observere, at farven kan variere afhængigt af den nøjagtige sammensætning af kvanteprikken.
De vigtigste anvendelser af kvanteprikker omfatter fremstilling af enkeltelektrontransistorer, solcelleproduktion, LED-produktion, enkeltfotonkilder, kvanteberegning, cellebiologiforskning, mikroskopi og medicinsk billeddannelse.
Hvad er forskellen mellem Carbon Dots og Quantum Dots?
Nøgleforskellen mellem kulstofprikker og kvanteprikker er, at kulstofprikker er små kulstofnanopartikler, hvorimod kvanteprikker er små halvlederpartikler. Kulstofprikker bruges til biobilleddannelse, sensing, lægemiddellevering, katalyse, optronik osv., mens kvanteprikker bruges til fremstilling af enkeltelektrontransistorer, solcelleproduktion, LED-produktion, enkeltfotonkilder, kvantecomputere, cellebiologiforskning, mikroskopi og medicinsk billeddiagnostik.
Den følgende infografik viser forskellene mellem kulstofprikker og kvanteprikker i tabelform.
Opsummering – Carbon Dots vs Quantum Dots
Kulstofprikker og kvanteprikker hører under kvantemekanikken. Disse er små nanoskala partikler. Den vigtigste forskel mellem kulstofprikker og kvanteprikker er, at kulstofprikker er små kulstofnanopartikler, hvorimod kvanteprikker er små halvlederpartikler.
