پاورپوینت معرفی نقاط کوانتومی

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

معرفی نقاط کوانتومی

اسلاید 2 :

نانوساختارها
نقاط کوانتومی

اسلاید 3 :

نقاط کوانتومی
نقاط کوانتومی، بلورهای نیمه هادی در ابعاد نانو (10-1 نانومتر) می باشند.
این نانو ساختارها از 200 تا 10000 اتم تشکیل می شوند.
اندازه آنها با اندازه یک پروتئین درشت، برابری می کند.

اسلاید 4 :

ساختار نقاط کوانتومی به طور معمول به صورت پوسته-هسته می باشد.

اسلاید 5 :

هسته معمولاً از عناصر گروه هایII-VI و یا III-V جدول تناوبی تشکیل شده و توسط پوسته ای از جنس ترکیبات نیمه هادی پوشانده می شود.
پوسته و هسته هر دو نیمه هادی هستند.
نیمه هادی ها موادی هستند که هدایت الکتریکی آنها حد واسط هدایت الکتریکی مواد هادی و نارسانا باشد.

اسلاید 6 :

مکانیزمی که طی آن در یک ترکیب نیمه هادی هدایت ایجاد می شود:

اسلاید 7 :

الکترون ها که به صورت معمول در لایه ظرفیت قرار می گیرند، با جذب انرژی به لایه هدایت منتقل می شوند.
به زوج الکترون-حفره ای که به این ترتیب ایجاد می شوند، اکسایتون (Exciton) گفته می شود.
این زوج از طریق نیروی جاذبه الکتروستاتیک در کنار هم نگه داشته می شوند.

اسلاید 8 :

به تفاوت انرژی بین لایه ظرفیت و هدایت، باند گپ (Band Gap) گفته می شود.

اسلاید 9 :

مقدار باندگپ بسته به نوع ترکیب نیمه هادی متفاوت است.
نقاط کوانتومی با اندازههای مختلف، باندگپ متفاوتی دارند.
هر چه اندازه نقاط کوانتومی کوچکتر شود، باندگپ آنها بزرگتر می گردد.
لذا برای برانگیخته کردن اندازههای کوچکتر به انرژی بیشتری (نور با طول موج کوتاهتر) نیاز است.

اسلاید 10 :

به طور معمول باندگپ پوسته در نقاط کوانتومی از باندگپ هسته بزرگتر است.
در صورتی که مقدار انرژی لازم برای انتقال الکترون از لایه ظرفیت به لایه هدایت در گستره ناحیه مرئی قرار بگیرد.
نقاط کوانتومی وابسته به اندازهای که دارند با رنگ های مختلف در محلول مشاهده می شوند.

اسلاید 11 :

خواص نوری نقاط کوانتومی
اثر حدی کوانتمی (Quantum Confinement Effect) در نقاط کوانتومی منجر به خواص الکتریکی و نوری منحصر به فردی در این ترکیبات می گردد.
این اثر زمانی بروز می کند که..
اندازه نقطه کوانتومی از یک حد بحرانی که به آن شعاع اکسایتون بور(Exciton Bohr Radius) گفته می شود، کمتر باشد.
در این حالت خواص نوری و الکتریکی نانوذره با خواص آن در حالت توده ای شکل متفاوت است.

اسلاید 12 :

خواص نوری نقاط کوانتومی
نقاط کوانتومی مزایای بسیاری نسبت به فلوروفورهای (Flourophore) متداول دارند.
فلوروفورهای متداول عبارتند از..
رنگ های آلی
پروتئین های فلورسانس کننده
کی لیت های (Chelate) لانتانید

اسلاید 13 :

خواصی که به طور کل بر رفتار یک فلوروفور اثر گذاشته و تعیین کننده کاربرد عملی آن در زمینه های مختلف می شود، شامل موارد زیر می باشد:
پهنای طیف تحریک
پهنای طیف نشری
پایداری در برابر تابش نور
طول عمر فلورسانس

اسلاید 14 :

از مشکلات رنگ های آلی.
باریک بودن پهنای طیف برانگیختگی و پهن بودن طیف نشری در آنها می باشد.
این امر باعث می شود که تنها از یک طول موج خاص، برای تحریک آنها استفاده شود.
بنابراین طول موج تحریک در این ترکیبات بسته به نوع ترکیب متفاوت است.

اسلاید 15 :

پهن بودن طیف های نشری این فلوروفورها، افزایش همپوشانی طیف نشری رنگ های مختلف را به دنبال دارد.
این مسئله باعث ایجاد محدودیت در تعداد نشانگرهای (Probe) فلورسانس کننده برای نشان دار کردن ملکول های زیستی می شود.
گاهی لازم است که چندین فلوروفور برای نشان دار کردن ملکول های زیستی مورد استفاده قرار گیرد.

اسلاید 16 :

در صورتی که طیف نشری این فلوروفورها با یکدیگر همپوشانی داشته باشد، نمی توان به صورت همزمان نشر چند گونه را دنبال کرد.
در مقابل، پهنای طیف برانگیختگی در نقاط کوانتومی زیاد است.
بنابراین فرایند تحریک در آنها با گستره وسیعی از طول موج ها امکان پذیر است.
این ویژگی برانگیختگی نقاط کوانتومی را با رنگ های مختلف، تنها توسط یک طول موج عملی می سازد.

اسلاید 17 :

پهنای طیف نشری در نقاط کوانتومی باریک است.

اسلاید 18 :

کنترل طول موج طیف نشری در نقاط کوانتومی تنها با کنترل موارد زیر انجام می شود:
اندازه نانوذره
ترکیب نانوذره
پوشش سطحی آنها
با کنترل این پارامترها طول موج نشریQD در گستره وسیعی از طول موج (فرابنفش تا مادون قرمز) قابل تنظیم است.

اسلاید 19 :

پایداری در برابر نور یک ویژگی مهم در بسیاری از کاربردهای مبتنی بر فلورسانس است.
بر خلاف فلوروفورهای آلی که تنها پس از چند دقیقه قرارگیری در برابر نور بی رنگ می شوند.
نقاط کوانتومی بسیار پایدار بوده و می توانند به دفعات مکرر توسط شدت های بالای نور برانگیختگی، تحت تابش قرار بگیرند.

اسلاید 20 :

پایداری نقاط کوانتومی در برابر نور نسبت به چندین رنگ آلی متداول در مقالات مختلف گزارش شده است.
این ویژگی در مواردی که از نقاط کوانتومی به عنوان نشانه استفاده می شود، موجب می گردد که دنبال کردن سیگنال فلورسانس برای مدت زمان های طولانی فراهم شود.