• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Kropka kwantowa



    Podstrony: [1] 2 [3]
    Przeczytaj także...
    Atom – podstawowy składnik materii. Składa się z małego dodatnio naładowanego jądra o dużej gęstości i otaczającej go chmury elektronowej o ujemnym ładunku elektrycznym.Długość fali – najmniejsza odległość pomiędzy dwoma punktami o tej samej fazie drgań (czyli pomiędzy dwoma powtarzającymi się fragmentami fali – zob. rysunek). Dwa punkty fali są w tej samej fazie, jeżeli wychylenie w obu punktach jest takie samo i oba znajdują się na etapie wzrostu (lub zmniejszania się). Jeżeli w jednym punkcie wychylenie zwiększa się a w drugim maleje, to punkty te znajdują się w fazach przeciwnych.
    Zastosowania[ | edytuj kod]

    Badaniem kropek kwantowych naukowcy zajęli się w latach 70. XX wieku, sądząc, że umożliwią skonstruowanie nowych urządzeń elektronicznych lub optycznych. Jednak niewielu myślało o zastosowaniu tych obiektów w diagnostyce chorób lub do opracowania nowych leków. Nikt nie miał pojęcia, że kropki kwantowe pierwsze zastosowanie znajdą w biologii i medycynie. Stworzenie takich kropek sprawnie działających w układach biologicznych trwało jednak wiele lat.

    Półprzewodniki − najczęściej substancje krystaliczne, których konduktywność (przewodnictwo właściwe) może być zmieniana w szerokim zakresie (np. 10 do 10 S/cm) poprzez domieszkowanie, ogrzewanie, oświetlenie bądź inne czynniki. Przewodnictwo typowego półprzewodnika plasuje się między przewodnictwem metali i dielektryków.Mechanika kwantowa (teoria kwantów) – teoria praw ruchu obiektów świata mikroskopowego. Poszerza zakres mechaniki na odległości czasoprzestrzenne i energie, dla których przewidywania mechaniki klasycznej nie sprawdzały się. Opisuje przede wszystkim obiekty o bardzo małych masach i rozmiarach - np. atom, cząstki elementarne itp. Jej granicą dla średnich rozmiarów lub średnich energii czy pędów jest mechanika klasyczna.

    Kropki kwantowe, ze względu na niezwykłe właściwości wynikające z rozmiarów nanometrowych, są znacznie bardziej stabilnymi i precyzyjnymi znacznikami, niż stosowane dotychczas w diagnostyce medycznej barwniki organiczne. Naukowcy podkreślają zgodnie, że osiągnięte dotychczas wyniki to tylko wierzchołek góry lodowej, którą stanowią wszystkie możliwości metody oznaczania immunofluorescencyjnego z wykorzystaniem kropek kwantowych.

    Uniwersytet Kalifornijski w Davis (University of California, Davis), skrótowo nazywany UCD lub UC Davis – jeden z uniwersytetów wchodzących w skład Uniwersytetu Kalifornijskiego. Litografia (zob. lit) — technika graficzna zaliczana do druku płaskiego, gdzie rysunek przeznaczony do powielania wykonuje się na kamieniu litograficznym, także odbitki wykonane tą techniką.

    Testy biologiczne na obecność lub aktywność poszukiwanych substancji są znacznie szybsze, czulsze i elastyczniejsze, gdy jako znaczniki zastosujemy kropki kwantowe. Kropki kwantowe mogą służyć do optycznego rozpoznawania składu genetycznego badanej próbki poprzez wytworzenie widmowych kodów paskowych. Lepsze testy genetyczne będą pomocne na przykład w wykryciu choroby we wczesnym stadium, kiedy znacznie łatwiej można ją wyleczyć.

    Diagnostyka medyczna (z gr. διαγνωστικός diágnōstikós, umiejący rozpoznawać) – nauka o sposobach rozpoznawania chorób. Epitaksja z wiązek molekularnych (ang. Molecular Beam Epitaxy (MBE)) - proces osadzania cienkich warstw półprzewodnikowych z wiązek molekularnych (lub atomowych) w ultrawysokiej próżni (p ≤10 Pa). Metoda została opracowana pod koniec lat 60 ubiegłego wieku w Bell Telephone Laboratories przez J.R. Arthura i Alfreda Y. Cho. Obecnie MBE jest jedną z najszerzej stosowanych technologii wzrostu cienkich warstw półprzewodników, metali, izolatorów i nadprzewodników, zarówno w badaniach jak i w produkcji na skalę przemysłową.

    Możliwości zastosowań kropek kwantowych w medycynie nie kończą się na widmowych kodach paskowych czy nanoznacznikach. W laboratoriach Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis trwają badania nad możliwością śledzenia wędrówki wirusa w organizmie za pomocą kropek kwantowych. Oświetlone promieniowaniem o określonej długości fali kropki kwantowe, złożone z m.in. z atomów złota lub krzemu, emitują wyraźne światło umożliwiające prześledzenie położenia (bądź trasy wędrówki) cząsteczek wirusa we wnętrzu żywej tkanki. Badania te są szczególnie istotne w przypadku wirusa HIV, który corocznie zabija ponad trzy miliony osób (liczba ta stale wzrasta). Ponadto kropki kwantowe mogą służyć jako doręczyciele mikroskopijnych porcji leków do chorych komórek. Cząsteczki tradycyjnych leków działają na określone grupy komórek organizmu, jednak poruszają się często na oślep. Nie każda z molekuł leku wypełnia misję leczniczą – te zagubione wędrują po organizmie, wywołując niepożądane skutki uboczne. Prawdziwym przełomem będzie więc powstanie skutecznych nanourządzeń, dostarczających porcje leków bezpośrednio do komórek dotkniętych chorobą i, co równie ważne, pokonujących bariery nieprzekraczalne przy wykorzystaniu dotychczasowych metod leczenia. Kropki kwantowe umieszczone w otoczce proteinowej należą do nowej, intensywnie rozwijanej klasy urządzeń określanych skrótem bioMEMS.

    Klaus von Klitzing (ur. 28 czerwca 1943 w Środzie Wielkopolskiej koło Poznania) - fizyk niemiecki, laureat Nagrody Nobla.Kwantowe zjawisko Halla, kwantowy efekt Halla – zjawisko fizyczne mające te same podstawy co klasyczne zjawisko Halla, ale występujące w niższych temperaturach i silniejszych polach magnetycznych.

    Wszystkie te argumenty wskazują na fakt, że odkrycie kropek kwantowych może stać się przełomem w diagnostyce medycznej. Pojawiają się jednak doniesienia, wskazujące też na możliwe zagrożenia, wynikające z zastosowania kropek kwantowych i nanotechnologii w ogóle. Naukowcy z Uniwersytetu Stanu Karolina Północna stwierdzili, że kropki kwantowe mogą przenikać przez skórę, która została uszkodzona, np. przez otarcie czy niewielką nawet rankę. Badali krótkoterminowe oddziaływanie kropek kwantowych na skórę i organizm szczurów. Nie penetrowały one ich skóry, dopóki nie była uszkodzona. Jednak już niewielkie nawet skaleczenie czy zadrapanie powodowało, że cząsteczki przenikały przez skórę, docierając nawet do systemu krwionośnego.

    Daniel Chee Tsui (chiń.: 崔琦; pinyin: Cuī Qí; ur. 28 lutego 1939 w prowincji Henan) - amerykański fizyk, pochodzenia chińskiego, laureat Nagrody Nobla.Cząstka w pudle potencjału – zagadnienie z dziedziny mechaniki kwantowej opisujące zachowanie cząstki w obecności ograniczających jej ruch nieskończonych barier potencjału. Cząstka w pudle potencjału jest szczególnym przypadkiem szerszego problemu cząstki w studni potencjału.

    Realizacja materiałowa[ | edytuj kod]

    Przez długi czas kropki kwantowe były tworem teoretycznym. Wraz z rozwojem technologii układania cienkich warstw (epitaksja z fazy gazowej z użyciem związków metaloorganicznych, epitaksja z wiązek molekularnych) stało się możliwe kontrolowanie procesu wzrostu kryształów, a także możliwości techniczne tworzenia kropek kwantowych. Do najważniejszych metod wytwarzania kropek kwantowych w laboratoriach można zaliczyć:

    Nanometr (symbol: nm) – podwielokrotność metra, podstawowej jednostki długości w układzie SI. Jest to jedna miliardowa metra czyli jedna milionowa milimetra. Jeden nanometr równa się zatem 10 m. W notacji naukowej można go zapisać jako 1 E-9 m oznaczający 0,000 000 001 × 1 m. Rzadko stosowana jest również stara nazwa milimikron.Ułamek molowy jest to rodzaj miary stężenia, który jest stosunkiem liczby moli danego składnika mieszaniny lub roztworu do sumy liczby moli wszystkich składników.
  • kropki spontaniczne – powstają na granicy faz półprzewodników hodowanych metodą MBE (self-assembled quantum dots, SAQD), gdzie geometryczne nierówności służą relaksacji napięcia spowodowanego różnicą stałych sieci (metoda Stranskiego-Krastanowa)
  • nanokryształy – przez ograniczenie ruchu elektronu przez granice kryształu
  • kropki elektrostatyczne – w dwuwymiarowym gazie elektronowym na granicy faz półprzewodnikowych ogranicza się ruch lokalnie zubażając materiał poprzez przyłożenie napięcia do bramek metalicznych, znajdujących się w pobliżu (nie nadają się do konstrukcji laserów, bo chwytają tylko elektron albo tylko dziurę, więc nie jest możliwe uwięzienie ekscytonu)
  • kropki trawione, struktury zawierające studnie kwantowe wytrawione do postaci walców, np. za pomocą litografii elektronowej
  • lokalizacje naprężeniowe – powstają w wyniku pojawienia się naprężeń w związku z nakładaniem materiałów prowadzących do powstania naprężenia, a w związku z tym występuje lokalna zmiana struktury energetycznej
  • fluktuacje szerokości studni kwantowej – nierówności interfejsu studni kwantowej powodują zmianę potencjału lokalizującego, możliwe jest uwięzienie ekscytonu
  • fluktuacje składu cienkiej studni kwantowej – w cienkich studniach kwantowych, w pewnych warunkach wzrostu, może dojść do fluktuacji gęstości składnika studni kwantowej, np. indu w studni InAs bariery z GaAs, w związku z tym pojawiają się obszary o większej gęstości występowania indu oraz o mniejszej, co prowadzi do lokalizacji nośników.
  • Fale materii, fale de Broglie’a, przez autora nazwane początkowo falami fazy (l’onde de phase) – alternatywny w stosunku do klasycznego (czyli korpuskularnego) sposób opisu obiektów materialnych. Według hipotezy de Broglie’a dualizmu korpuskularno-falowego każdy obiekt materialny może być opisywany na dwa sposoby: jako zbiór cząstek albo jako fala. Obserwuje się efekty potwierdzające falową naturę materii w postaci dyfrakcji cząstek elementarnych, a nawet całych jąder atomowych. Cząstka – bardzo mała ilość (pyłek, okruch) lub stosunkowo niewielka część większej całości (Galaktyka jest cząstką kosmosu). W naukach przyrodniczych (fizyka, chemia) cząstka oznacza mały fragment materii (np. cząstka kurzu), który ma zwarty kształt, w odróżnieniu od nici czy włókna.


    Podstrony: [1] 2 [3]



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Robert Betts Laughlin (ur. 1 listopada 1950 w Visalia w Kalofirnii) - profesor fizyki oraz fizyki stosowanej na amerykańskim uniwersytecie Stanforda, który wraz z Horstem L. Störmerem i Danielem C. Tsui otrzymał w 1998 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za wyjaśnienie ułamkowego efektu kwantowego Halla.
    Poziom energetyczny - energia stanu dostępnego dla cząstki. Poziom może być zdegenerowany, jeśli dana wartość energii cechuje więcej niż jeden stan kwantowy.
    Stan kwantowy — informacja o układzie kwantowym pozwalająca przewidzieć prawdopodobieństwa wyników wszystkich pomiarów, jakie można na tym układzie wykonać. Stan kwantowy jest jednym z podstawowych pojęć mechaniki kwantowej.
    Bariera potencjału - ograniczony obszar (zazwyczaj niewielki), w którym energia potencjalna cząstki (punktu materialnego) przyjmuje wartości większe niż w jego otoczeniu.
    Uniwersytet Stanu Karolina Północna, Uniwersytet Stanowy Karoliny Północnej (ang. North Carolina State University, skrótowo NC State lub NCSU) – uniwersytet publiczny z siedzibą w Raleigh w stanie Karolina Północna. Został założony 7 marca 1887.
    Przerwa energetyczna, (szerokość przerwy zabronionej) – zakres energii elektronów w ciele stałym, w którym elektrony są silnie rozpraszane na atomach. W efekcie nie ma w układzie elektronów o energii z tego zakresu. Istnienie i szerokość przerwy energetycznej oraz położenie względem niej energii Fermiego ma podstawowe znaczenie dla własności przewodzących substancji. Jeżeli energia Fermiego mieści się w przerwie energetycznej, to układ w odpowiednio niskiej temperaturze jest izolatorem. Własności układu w wyższych temperaturach zależą od szerokości przerwy i od położenia energii Fermiego.
    Drut kwantowy - jednowymiarowa struktura, w której ruch elektronów jest ograniczony w kierunkach poprzecznych, i pozbawiony ograniczeń w kierunku podłużnym. Ograniczeniem tym są najczęściej bardzo niewielkie rozmiary poprzeczne drutu. Taka struktura charakteryzuje się tym, że energie elektronów związane z ruchem poprzecznym są skwantowane, natomiast ruch elektronów w kierunku podłużnym odbywa się tak jak w krysztale masywnym (w szczególnym przypadku jest to ruch swobodnych nośników). To z kolei powoduje, że opór przewodnika i jego przewodność są skwantowane (formuła Landauera).

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.029 sek.