Diferența cheie dintre punctele de carbon și punctele cuantice este că punctele de carbon sunt nanoparticule de carbon mici, în timp ce punctele cuantice sunt particule semiconductoare mici.
Atât punctele de carbon, cât și punctele cuantice intră în domeniul mecanicii cuantice. Acestea sunt particule mici la scară nanometrică.
Ce sunt punctele de carbon?
Punctele de carbon sunt nanoparticule de carbon mici care au o anumită formă de pasivare a suprafeței. Dimensiunea lor este mai mică de 10 nm. Aceste puncte au fost descoperite pentru prima dată în 2004 accidental prin purificarea nanotuburilor de carbon cu un singur perete.
Proprietățile punctelor de carbon depind numai de structurile și compozițiile lor. De cele mai multe ori, multe fragmente carboxil de pe suprafața punctelor de carbon conferă o solubilitate excelentă în apă și biocompatibilitate. Aceste fragmente tind să permită punctelor de carbon să servească drept nanoparticule conducătoare de protoni. În plus, aceste particule sunt potrivite pentru modificarea chimică și pasivarea suprafeței alături de diverse materiale organice, polimerice, anorganice sau biologice.
Există două metode de sinteză a punctelor de carbon. Cele două sunt metoda „de sus în jos” și metoda „de jos în sus”. Putem realiza producerea de puncte de carbon prin aceste procese prin tehnici chimice, electrochimice și fizice.
Figura 01: Puncte de carbon preparate din diferite surse
Metoda „de sus în jos” implică descompunerea structurilor mari de carbon (de exemplu, grafit, nanotuburi de carbon și nanodiamond) în puncte de carbon cu utilizarea ablației cu laser, a descărcării cu arc și a metodei electrochimice.
Metoda „de jos în sus” de producere a punctelor de carbon implică precursori mici, cum ar fi carbohidrați, citrat și nanocompozite polimerice de silice. Aceste surse sunt supuse unui tratament hidrotermal/solvotermal, pe trasee sintetice acceptate și cu microunde.
Ce sunt punctele cuantice?
Punctele cuantice sunt particule semiconductoare mici la scara nanometrică, având proprietăți optice și electronice care diferă de particulele mari conform mecanicii cuantice. Dacă observăm puncte cuantice prin iluminare sub lumină UV, un electron din punctul cuantic tinde să se excite într-o stare cu energie mai mare. Acest proces corespunde tranziției unui electron de la banda de valance la banda de conductanță atunci când se referă la punctul cuantic semiconductor. Apoi electronul excitat poate cădea înapoi în banda de valență prin eliberarea energiei sale prin emisia de lumină. Această emisie de lumină se numește fotoluminiscență și o putem ilustra după cum urmează:
Figura 02: Fotoluminiscența punctelor cuantice care oferă culori diferite față de punctele cuantice cu dimensiuni diferite
De obicei, proprietățile punctelor cuantice sunt intermediare cu cele ale semiconductorilor în vrac și ale atomilor sau moleculelor discrete. Mai mult, proprietățile optoelectronice ale punctelor cuantice se modifică atât în funcție de dimensiune, cât și de formă. De obicei, punctele cuantice mari emit lungimi de undă lungi, iar culorile emise de aceste puncte cuantice variază de la portocaliu la roșu. În schimb, punctele cuantice mici tind să emită lungimi de undă mai scurte, dând naștere la culori precum albastru și verde. Cu toate acestea, putem observa că culoarea poate varia în funcție de compoziția exactă a punctului cuantic.
Aplicațiile majore ale punctelor cuantice includ fabricarea de tranzistori cu un singur electron, producția de celule solare, producția de LED-uri, surse cu un singur foton, calculul cuantic, cercetarea în biologie celulară, microscopia și imagistica medicală.
Care este diferența dintre punctele de carbon și punctele cuantice?
Diferența cheie dintre punctele de carbon și punctele cuantice este că punctele de carbon sunt nanoparticule de carbon mici, în timp ce punctele cuantice sunt particule semiconductoare mici. Punctele de carbon sunt folosite în bioimagini, detecție, livrare de medicamente, cataliză, optronică etc., în timp ce punctele cuantice sunt utilizate în fabricarea de tranzistori cu un singur electron, producția de celule solare, producția de LED-uri, surse cu un singur foton, calculul cuantic, cercetarea în biologie celulară, microscopie și imagistică medicală.
Următorul infografic listează diferențele dintre punctele de carbon și punctele cuantice în formă tabelară.
Rezumat – puncte de carbon vs puncte cuantice
Punctele de carbon și punctele cuantice intră în domeniul mecanicii cuantice. Acestea sunt particule mici la scară nanometrică. Diferența cheie dintre punctele de carbon și punctele cuantice este că punctele de carbon sunt nanoparticule de carbon mici, în timp ce punctele cuantice sunt particule semiconductoare mici.
