จุดควอนตัมคอลลอยด์ จุดควอนตัม (QD)

บทคัดย่อ

WRC ประกอบด้วย:

คำอธิบายประกอบด้วย 63 หน้า 18 ตัวเลข 7 ตาราง 53 แหล่ง;

การนำเสนอ 25 สไลด์

วิธีการสังเคราะห์ทางไฮโดรเคมี, จุดควอนตัม, ตะกั่วซัลไฟด์, แคดเมียมซัลไฟด์, สารละลายที่เป็นของแข็ง, โฟตอนสเปกโทรสโกปี

วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้คือจุดควอนตัมของสารละลายของแข็ง CdS, PbS และ CdS-PbS ที่ได้จากการตกตะกอนด้วยไฮโดรเคมี

วัตถุประสงค์ของการตรวจสอบคุณสมบัติขั้นสุดท้ายนี้คือเพื่อให้ได้คอลลอยด์ควอนตัมดอท CdS, PbS และในระบบ CdS-PbS โดยการสังเคราะห์ทางไฮโดรเคมีจากตัวกลางที่เป็นน้ำ ตลอดจนเพื่อศึกษาขนาดอนุภาคของพวกมันและศึกษาการพึ่งพาของการเรืองแสงตามขนาด

การบรรลุเป้าหมายนี้จำเป็นต้องมีการปรับส่วนผสมของปฏิกิริยาให้เหมาะสมที่สุด ศึกษาองค์ประกอบ โครงสร้าง ขนาดอนุภาค และคุณสมบัติของสารละลายคอลลอยด์สังเคราะห์

สำหรับการศึกษาจุดควอนตัมอย่างครอบคลุม ใช้วิธีโฟตอนสหสัมพันธ์สเปกโทรสโกปี ข้อมูลการทดลองถูกประมวลผลโดยใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และวิเคราะห์

บทคัดย่อ 3

1.บทวิจารณ์วรรณกรรม 7

1.1. แนวคิดของ "จุดควอนตัม" 7

1.2 การประยุกต์ใช้จุดควอนตัม9

1.2.1.วัสดุสำหรับเลเซอร์ 10

1.2.2. วัสดุสำหรับ LED 11

1.2.3 วัสดุสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ 11

1.2.4 วัสดุสำหรับทรานซิสเตอร์ภาคสนาม13

1.2.5 ใช้เป็นไบโอแท็ก 14

1.3. วิธีการเรียนรู้จุดควอนตัม15

1.4 คุณสมบัติของจุดควอนตัม 18

1.5 วิธีการกำหนดขนาดอนุภาค 21

1.5.1 สเปกโตรโฟโตมิเตอร์ Photocor Compact 21

2. ขั้นตอนการทดลอง 25

2.1 วิธีการสังเคราะห์ทางไฮโดรเคมี 25

2.2 สารเคมี 27

2.3 การกำจัดของเสียของเสีย 27

2.4. เทคนิคการวัดบนเครื่องวิเคราะห์อนุภาค Photocor Compact 28

2.4.1 พื้นฐานของวิธีการกระเจิงแสงแบบไดนามิก (โฟตอนสหสัมพันธ์สเปกโทรสโกปี) 28

3.ส่วนทดลอง 30

3.1 การสังเคราะห์จุดควอนตัมจากแคดเมียมซัลไฟด์30

3.1.1 ผลของความเข้มข้นของเกลือแคดเมียมต่อขนาดอนุภาคของ CdS 32 QDs

3.2 การสังเคราะห์จุดควอนตัมตามตะกั่วซัลไฟด์33

3.2.1 ผลของความเข้มข้นของเกลือตะกั่วต่อขนาดอนุภาคของ PbS 34 QDs

3.3 การสังเคราะห์จุดควอนตัมตามสารละลายของแข็ง CdS-PbS 35

4. ความปลอดภัยในชีวิต 39

4.1.ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับความปลอดภัยในชีวิต39

4.2 ปัจจัยการผลิตที่เป็นอันตรายและเป็นอันตรายในห้องปฏิบัติการ 40

4.2.1 สารอันตราย 40

4.2.2 พารามิเตอร์ปากน้ำ 42

4.2.3 การระบายอากาศ 43

4.2.5.การส่องสว่าง 45

4.2.6 ความปลอดภัยทางไฟฟ้า 46

4.2.7 ความปลอดภัยจากอัคคีภัย 47

4.2.8 เหตุฉุกเฉิน 48

บทสรุปในส่วน BDZ 49

5.2.4. การคำนวณต้นทุนสำหรับบริการบุคคลที่สาม 55

บทสรุปทั่วไป 59

อ้างอิง 60

บทนำ

จุดควอนตัมคือชิ้นส่วนของตัวนำหรือเซมิคอนดักเตอร์ที่มีตัวพาประจุ (อิเล็กตรอนหรือรู) ถูกจำกัดในช่องว่างทั้งสามมิติ ขนาดของจุดควอนตัมต้องเล็กมากจนเอฟเฟกต์ควอนตัมมีความสำคัญ สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้หากพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนมากกว่าระดับพลังงานอื่นๆ อย่างเห็นได้ชัด อย่างแรกเลย มันมากกว่าอุณหภูมิที่แสดงในหน่วยพลังงาน

จุดควอนตัม ขึ้นอยู่กับขนาดและองค์ประกอบทางเคมี จะแสดงโฟโตลูมิเนสเซนซ์ในช่วงอินฟราเรดที่มองเห็นและใกล้ เนื่องจากความสม่ำเสมอของขนาดที่สูง (มากกว่า 95%) ผลึกนาโนที่เสนอจึงมีสเปกตรัมการแผ่รังสีที่แคบ (ความสว่างสูงสุดครึ่งความกว้าง 20-30 นาโนเมตร) ซึ่งทำให้มั่นใจได้ถึงความบริสุทธิ์ของสีที่เป็นปรากฎการณ์

สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือจุดควอนตัมเรืองแสง ซึ่งการดูดกลืนโฟตอนทำให้เกิดคู่อิเล็กตรอน-รู และการรวมตัวของอิเล็กตรอนและรูทำให้เกิดการเรืองแสง จุดควอนตัมดังกล่าวมีพีคการเรืองแสงที่แคบและสมมาตร ซึ่งตำแหน่งจะขึ้นอยู่กับขนาด ดังนั้น ขึ้นอยู่กับขนาดและองค์ประกอบ QD สามารถเรืองแสงได้ในบริเวณสเปกตรัม UV, ที่มองเห็นได้ หรืออินฟราเรด

การทบทวนวรรณกรรม

1. แนวคิดของ "จุดควอนตัม"

จุดควอนตัมคอลลอยด์เป็นผลึกนาโนเซมิคอนดักเตอร์ที่มีขนาดอยู่ในช่วง 2-10 นาโนเมตร ซึ่งประกอบด้วยอะตอม 10 3 - 10 5 อะตอม สร้างขึ้นจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์อนินทรีย์เคลือบด้วยสารคงตัวโมโนเลเยอร์ ("โค้ต" ของโมเลกุลอินทรีย์ รูปที่ . 1). จุดควอนตัมมีขนาดใหญ่กว่ากระจุกโมเลกุลแบบดั้งเดิมสำหรับเคมี (~ 1 นาโนเมตรที่มีเนื้อหาไม่เกิน 100 อะตอม) จุดควอนตัมคอลลอยด์รวมทางกายภาพและ คุณสมบัติทางเคมีโมเลกุลที่มีคุณสมบัติออปโตอิเล็กทรอนิกส์ของเซมิคอนดักเตอร์

รูปที่ 1.1 (a) จุดควอนตัมที่เคลือบด้วย "โค้ต" ของตัวกันโคลง (b) การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างแถบเซมิคอนดักเตอร์ด้วยขนาดที่ลดลง

เอฟเฟกต์ขนาดควอนตัมมีบทบาทสำคัญในคุณสมบัติออปโตอิเล็กทรอนิกส์ของจุดควอนตัม สเปกตรัมพลังงานของจุดควอนตัมนั้นแตกต่างจากเซมิคอนดักเตอร์ขนาดใหญ่โดยพื้นฐาน อิเล็กตรอนในนาโนคริสตัลมีลักษณะเหมือนอยู่ใน "ดี" แบบสามมิติ มีระดับพลังงานคงที่หลายระดับสำหรับอิเล็กตรอนและรูที่มีระยะห่างระหว่างกัน โดยที่ d คือขนาดของนาโนคริสตัล (จุดควอนตัม) (รูปที่ 1b) ดังนั้นสเปกตรัมพลังงานของจุดควอนตัมจึงขึ้นอยู่กับขนาดของมัน คล้ายกับการเปลี่ยนแปลงระหว่างระดับพลังงานในอะตอม เมื่อตัวพาประจุผ่านระหว่างระดับพลังงานในจุดควอนตัม โฟตอนสามารถปล่อยหรือดูดซับได้ ความถี่ในการเปลี่ยน เช่น ความยาวคลื่นของการดูดกลืนหรือการเรืองแสงจึงควบคุมได้ง่ายโดยการเปลี่ยนขนาดของจุดควอนตัม (รูปที่ 2) ดังนั้น บางครั้งจุดควอนตัมจึงเรียกว่า "อะตอมเทียม" ในแง่ของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ นี่เรียกว่าความสามารถในการควบคุมช่องว่างของแถบที่มีประสิทธิภาพ

มีคุณสมบัติพื้นฐานอีกประการหนึ่งที่แยกแยะจุดควอนตัมคอลลอยด์จากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบบดั้งเดิม - ความเป็นไปได้ของการดำรงอยู่ในรูปแบบของการแก้ปัญหาหรืออย่างแม่นยำมากขึ้นในรูปแบบของโซล คุณสมบัตินี้มีความเป็นไปได้ที่หลากหลายสำหรับการจัดการวัตถุดังกล่าวและทำให้น่าสนใจต่อเทคโนโลยี

การพึ่งพาสเปกตรัมพลังงานตามขนาดมีศักยภาพมหาศาลสำหรับการประยุกต์ใช้จุดควอนตัมในทางปฏิบัติ จุดควอนตัมสามารถค้นหาการใช้งานในระบบออปโตอิเล็กทริก เช่น ไดโอดเปล่งแสงและแผงเปล่งแสงแบบแบน เลเซอร์ เซลล์แสงอาทิตย์ และตัวแปลงโฟโตอิเล็กทริก เป็นเครื่องหมายทางชีวภาพ เช่น ในทุกที่ที่ต้องการคุณสมบัติทางแสงที่ปรับความยาวคลื่นได้ ในรูป รูปที่ 2 แสดงตัวอย่างการเรืองแสงของตัวอย่างจุดควอนตัม CdS:

รูปที่ 1.2 การเรืองแสงของตัวอย่างจุดควอนตัม CdS ที่มีขนาดอยู่ในช่วง 2.0-5.5 นาโนเมตร ซึ่งเตรียมในรูปแบบของโซล ด้านบน - ไม่มีแสง, ด้านล่าง - ส่องสว่างด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต

การประยุกต์ใช้จุดควอนตัม

จุดควอนตัมมีศักยภาพที่ดีสำหรับการใช้งานจริง ประการแรก เนื่องจากความสามารถในการควบคุมช่องว่างของแถบคาดที่มีประสิทธิภาพเมื่อเปลี่ยนขนาด ในกรณีนี้ คุณสมบัติทางแสงของระบบจะเปลี่ยนไป: ความยาวคลื่นเรืองแสง พื้นที่การดูดกลืน คุณลักษณะที่สำคัญอีกประการหนึ่งของจุดควอนตัมคือความสามารถในการมีอยู่ในรูปของโซล (โซลูชัน) ทำให้ง่ายต่อการรับการเคลือบจากฟิล์มจุดควอนตัมด้วยวิธีการราคาถูก เช่น การเคลือบแบบหมุน หรือการใช้จุดควอนตัมโดยใช้การพิมพ์อิงค์เจ็ตบนพื้นผิวใดๆ เทคโนโลยีทั้งหมดนี้ทำให้สามารถหลีกเลี่ยงเทคโนโลยีสูญญากาศราคาแพงแบบดั้งเดิมสำหรับไมโครอิเล็กทรอนิกส์ได้ เมื่อสร้างอุปกรณ์โดยใช้จุดควอนตัม นอกจากนี้ เนื่องจากเทคโนโลยีโซลูชัน จึงสามารถแนะนำจุดควอนตัมในเมทริกซ์ที่เหมาะสมและสร้างวัสดุคอมโพสิตได้ การเปรียบเทียบอาจเป็นสถานการณ์ของวัสดุเรืองแสงอินทรีย์ที่ใช้ในการสร้างอุปกรณ์เปล่งแสง ซึ่งนำไปสู่ความเจริญในเทคโนโลยี LED และการเกิดขึ้นของสิ่งที่เรียกว่า OLED

วัสดุสำหรับเลเซอร์

ความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนความยาวคลื่นแสงเป็นข้อได้เปรียบพื้นฐานสำหรับการสร้างสื่อเลเซอร์ใหม่ ในเลเซอร์ที่มีอยู่ ความยาวคลื่นของการเรืองแสงเป็นคุณสมบัติพื้นฐานของตัวกลาง และความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนแปลงนั้นมีจำกัด (เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นที่ปรับได้จะใช้คุณสมบัตินี้

เรโซเนเตอร์และเอฟเฟกต์ที่ซับซ้อนมากขึ้น) ข้อดีอีกประการของจุดควอนตัมคือความต้านทานแสงสูงเมื่อเทียบกับสีย้อมอินทรีย์ จุดควอนตัมแสดงให้เห็นถึงพฤติกรรมของระบบอนินทรีย์ ความเป็นไปได้ในการสร้างสื่อเลเซอร์โดยใช้จุดควอนตัม CdSe นั้นแสดงให้เห็นโดยทีมวิจัยที่นำโดย Viktor Klimov ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Los Alamos ประเทศสหรัฐอเมริกา นอกจากนี้ ยังแสดงความเป็นไปได้ของการปล่อยก๊าซกระตุ้นสำหรับจุดควอนตัมตามวัสดุเซมิคอนดักเตอร์อื่นๆ เช่น PbSe ปัญหาหลักคืออายุการใช้งานสั้นของสถานะตื่นเต้นในจุดควอนตัมและกระบวนการด้านข้างของการรวมตัวใหม่ ซึ่งต้องใช้ความเข้มข้นของปั๊มสูง ในขณะนี้ มีการสังเกตทั้งกระบวนการของการสร้างการกระตุ้น และการสร้างต้นแบบของเลเซอร์ฟิล์มบางได้ถูกสร้างขึ้นโดยใช้วัสดุตั้งต้นที่มีตะแกรงเลี้ยวเบน

รูปที่ 1.3 การใช้จุดควอนตัมในเลเซอร์

วัสดุสำหรับไฟ LED

ความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นแสงเรืองแสงและความง่ายในการสร้างชั้นบาง ๆ ตามจุดควอนตัมเป็นโอกาสที่ดีในการสร้างอุปกรณ์เปล่งแสงด้วยไดโอดเปล่งแสงด้วยไฟฟ้ากระตุ้น นอกจากนี้ การสร้างจอแบนยังเป็นที่สนใจเป็นพิเศษ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ การใช้การพิมพ์อิงค์เจ็ทจะนำไปสู่ความก้าวหน้าใน

เทคโนโลยี OLED

ในการสร้างไดโอดเปล่งแสง โมโนเลเยอร์ของจุดควอนตัมจะถูกวางไว้ระหว่างชั้นที่มีการนำไฟฟ้าประเภท p และ n สิ่งเหล่านี้สามารถเป็นวัสดุพอลิเมอร์ที่นำไฟฟ้าได้ ซึ่งได้รับการพัฒนาค่อนข้างดีร่วมกับเทคโนโลยี OLED และสามารถจับคู่กับจุดควอนตัมได้อย่างง่ายดาย การพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการสร้างอุปกรณ์เปล่งแสงดำเนินการโดยกลุ่มวิทยาศาสตร์ที่นำโดย M. Bulovic (MIT)

เมื่อพูดถึงไฟ LED เราไม่สามารถพูดถึงไฟ LED "สีขาว" ซึ่งอาจเป็นทางเลือกแทนหลอดไส้มาตรฐานได้ สามารถใช้จุดควอนตัมเพื่อแก้ไข LED ของเซมิคอนดักเตอร์ด้วยแสง ระบบดังกล่าวใช้การสูบด้วยแสงของชั้นที่มีจุดควอนตัมโดยใช้ LED สีน้ำเงินของเซมิคอนดักเตอร์ ข้อดีของจุดควอนตัมในกรณีนี้คือผลผลิตควอนตัมสูง ความคงตัวของแสงสูง และความสามารถในการสร้างชุดควอนตัมดอทหลายองค์ประกอบที่มีความยาวการแผ่รังสีต่างกันเพื่อให้ได้สเปกตรัมการแผ่รังสีที่ใกล้เคียงกับ "สีขาว"

วัสดุสำหรับแผงโซลาร์เซลล์

การสร้างแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์เป็นหนึ่งในพื้นที่ที่มีแนวโน้มของการใช้จุดควอนตัมคอลลอยด์ ปัจจุบัน แบตเตอรี่ซิลิกอนแบบดั้งเดิมมีอัตราการแปลงสูงสุด (มากถึง 25%) อย่างไรก็ตาม มันค่อนข้างแพงและเทคโนโลยีที่มีอยู่ไม่อนุญาตให้สร้างแบตเตอรี่ในพื้นที่ขนาดใหญ่ (หรือราคาแพงเกินไปที่จะผลิต) ในปี 1992 M. Gratzel ได้เสนอแนวทางในการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์โดยใช้วัสดุ 30 ชนิดที่มีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ (เช่น nanocrystalline TiO2) การเปิดใช้งานช่วงสเปกตรัมที่มองเห็นได้ทำได้โดยการเพิ่มสารไวแสง (สีย้อมอินทรีย์บางชนิด) จุดควอนตัมสามารถทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้นแสงได้อย่างสมบูรณ์แบบ เนื่องจากมันช่วยให้คุณควบคุมตำแหน่งของแถบดูดกลืนแสงได้ ข้อดีที่สำคัญอื่นๆ ได้แก่ ค่าสัมประสิทธิ์การสูญพันธุ์สูง (ความสามารถในการดูดซับโฟตอนที่มีนัยสำคัญในชั้นบางๆ) และความเสถียรของแสงสูงซึ่งมีอยู่ในแกนอนินทรีย์

รูปที่ 1.4 การใช้จุดควอนตัมในเซลล์แสงอาทิตย์

โฟตอนที่ถูกดูดกลืนโดยจุดควอนตัมนำไปสู่การก่อตัวของอิเล็กตรอนและรูที่ถูกกระตุ้นด้วยแสง ซึ่งสามารถผ่านเข้าไปในชั้นอิเล็กตรอนและชั้นการขนส่งของรู ดังที่แสดงไว้ในภาพ การนำพอลิเมอร์ของการนำไฟฟ้าประเภท n และ p สามารถทำหน้าที่เป็นชั้นการขนส่ง ในกรณีของชั้นการขนส่งอิเล็กตรอน โดยการเปรียบเทียบกับองค์ประกอบ Gratzel คุณสามารถใช้ชั้นโลหะออกไซด์ที่มีรูพรุนได้ เซลล์แสงอาทิตย์ดังกล่าวมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ เช่น ความเป็นไปได้ในการสร้างองค์ประกอบที่ยืดหยุ่นโดยการใช้ชั้นต่างๆ กับพื้นผิวโพลีเมอร์ เช่นเดียวกับราคาถูกและความสะดวกในการผลิต สิ่งพิมพ์เกี่ยวกับการใช้งานจุดควอนตัมที่เป็นไปได้สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์สามารถพบได้ในผลงานของ P. Alivisatos และ A. Nozic

วัสดุสำหรับ FETs

การใช้อาร์เรย์ของจุดควอนตัมเป็นชั้นนำไฟฟ้าในไมโครอิเล็กทรอนิกส์มีแนวโน้มสูง เนื่องจากมีความเป็นไปได้ที่จะใช้เทคโนโลยีการสะสม "โซลูชัน" ที่ง่ายและราคาถูก อย่างไรก็ตาม การบังคับใช้ในปัจจุบันถูกจำกัดด้วยความต้านทานที่สูงมาก (~1012 โอห์ม*ซม.) ของเลเยอร์ควอนตัมดอท สาเหตุหนึ่งมาจากระยะห่างขนาดใหญ่ (ตามมาตรฐานด้วยกล้องจุลทรรศน์) ระหว่างจุดควอนตัมแต่ละจุด ซึ่งเมื่อใช้สารทำให้คงตัวมาตรฐาน เช่น ไตรออกทิลฟอสฟีนออกไซด์หรือกรดโอเลอิกตั้งแต่ 1 ถึง 2 นาโนเมตร ซึ่งใหญ่เกินไปสำหรับการขุดอุโมงค์อย่างมีประสิทธิภาพ ผู้ให้บริการชาร์จ อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้โมเลกุลของสายที่สั้นกว่าเป็นตัวทำให้คงตัว มันเป็นไปได้ที่จะลดระยะห่างระหว่างอนุภาคให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้สำหรับการขุดอุโมงค์ของตัวพาประจุ (~0.2 นาโนเมตรเมื่อใช้ไพริดีนหรือไฮดราซีน

รูปที่ 1.5 การใช้จุดควอนตัมในทรานซิสเตอร์ภาคสนาม

ในปี 2548 K.Murray และ D.Talapin ได้รายงานเกี่ยวกับการสร้างทรานซิสเตอร์แบบ field-effect แบบฟิล์มบางโดยอิงจากจุดควอนตัม PbSe โดยใช้โมเลกุลของไฮดราซีนสำหรับการทู่ผิว ดังที่แสดงไว้ ตะกั่ว chalcogenides มีแนวโน้มในการสร้างชั้นตัวนำเนื่องจากมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงและสถานะความหนาแน่นสูงในแถบการนำไฟฟ้า

ใช้เป็นไบโอแท็ก

การสร้างฉลากเรืองแสงตามจุดควอนตัมนั้นมีแนวโน้มที่ดี ข้อดีดังต่อไปนี้ของจุดควอนตัมเหนือสีย้อมอินทรีย์สามารถแยกแยะได้: ความสามารถในการควบคุมความยาวคลื่นการเรืองแสง ค่าสัมประสิทธิ์การสูญพันธุ์สูง ความสามารถในการละลายในตัวทำละลายที่หลากหลาย ความเสถียรของการเรืองแสงต่อสิ่งแวดล้อม ความคงตัวของแสงสูง นอกจากนี้เรายังสามารถสังเกตความเป็นไปได้ของการดัดแปลงทางเคมี (หรือยิ่งไปกว่านั้น ทางชีววิทยา) ของพื้นผิวของจุดควอนตัม ซึ่งทำให้สามารถเลือกผูกมัดกับวัตถุทางชีววิทยาได้ รูปด้านขวาแสดงการย้อมสีขององค์ประกอบเซลล์โดยใช้จุดควอนตัมที่ละลายน้ำได้ซึ่งจะเรืองแสงในช่วงที่มองเห็นได้ รูปที่ 1.6 แสดงตัวอย่างของการใช้วิธีการไม่ทำลายของออปติคัลเอกซ์เรย์ ภาพนี้ถ่ายในช่วงอินฟราเรดใกล้โดยใช้จุดควอนตัมที่มีการเรืองแสงในช่วง 800–900 นาโนเมตร (หน้าต่างโปร่งใสของเลือดอุ่น) ที่ใส่เข้าไปในเมาส์

รูปที่ 1.6 การใช้จุดควอนตัมเป็นไบโอแท็ก

วิธีการเรียนรู้จุดควอนตัม

ปัจจุบันได้มีการพัฒนาวิธีการเพื่อให้ได้วัสดุนาโนทั้งในรูปของผงนาโนและในรูปแบบของการรวมในเมทริกซ์ที่มีรูพรุนหรือเสาหิน ในกรณีนี้ เฟอร์โรและเฟอริแมกเนต์ โลหะ เซมิคอนดักเตอร์ ไดอิเล็กทริก ฯลฯ สามารถทำหน้าที่เป็นนาโนเฟสได้ วิธีการทั้งหมดเพื่อให้ได้วัสดุนาโนสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ตามประเภทของการก่อตัวของโครงสร้างนาโน: วิธีการ "ล่างขึ้นบน" มีลักษณะเฉพาะโดยการเติบโตของอนุภาคนาโนหรือการรวมตัวของอนุภาคนาโนจากแต่ละอะตอม และวิธีการ "จากบนลงล่าง" ขึ้นอยู่กับการ "บด" ของอนุภาคให้เป็นขนาดนาโน (รูปที่ 1.7)

รูปที่ 1.7 วิธีการรับวัสดุนาโน

การจำแนกประเภทอื่นเกี่ยวข้องกับการแบ่งวิธีการสังเคราะห์ตามวิธีการรับและรักษาเสถียรภาพของอนุภาคนาโน กลุ่มแรกรวมถึงสิ่งที่เรียกว่า

วิธีพลังงานสูงโดยอาศัยการควบแน่นอย่างรวดเร็วของไอระเหยใน

เงื่อนไขที่ไม่รวมการรวมตัวและการเติบโตของอนุภาคที่เกิดขึ้น หลัก

ความแตกต่างระหว่างวิธีการของกลุ่มนี้คือวิธีการระเหยและทำให้อนุภาคนาโนมีเสถียรภาพ การระเหยสามารถทำได้โดยการกระตุ้นด้วยพลาสมา (พลาสมาอาร์ค) โดยใช้รังสีเลเซอร์ (เลเซอร์ระเหย) ใน

โวลต์อาร์ค (คาร์บอนอาร์ค) หรือผลกระทบจากความร้อน การควบแน่นจะเกิดขึ้นต่อหน้าสารลดแรงตึงผิว ซึ่งการดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคจะทำให้การเจริญเติบโตช้าลง (การดักจับไอ) หรือบนพื้นผิวที่เย็น เมื่อมีการเจริญเติบโต

อนุภาคถูกจำกัดด้วยอัตราการแพร่ ในบางกรณีการควบแน่น

ดำเนินการต่อหน้าส่วนประกอบเฉื่อย ซึ่งทำให้ได้วัสดุนาโนคอมโพสิตที่มีโครงสร้างจุลภาคต่างกันในลักษณะที่เป็นเป้าหมาย ถ้า

ส่วนประกอบไม่ละลายน้ำร่วมกัน ขนาดอนุภาคของคอมโพสิตที่ได้สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการอบชุบด้วยความร้อน

กลุ่มที่สองรวมถึงวิธีการทางกลเคมี (การกัดลูก) ซึ่งทำให้ได้ระบบนาโนโดยการบดส่วนประกอบที่ไม่ละลายน้ำร่วมกันในโรงสีดาวเคราะห์หรือโดยการสลายตัวของสารละลายที่เป็นของแข็งด้วย

การก่อตัวของเฟสใหม่ภายใต้การกระทำของความเค้นทางกล วิธีการกลุ่มที่สามขึ้นอยู่กับการใช้ระบบที่จำกัดเชิงพื้นที่ - เครื่องปฏิกรณ์นาโน (ไมเซลล์ หยด ฟิล์ม ฯลฯ) วิธีการเหล่านี้รวมถึงการสังเคราะห์ในไมเซลล์แบบย้อนกลับ ฟิล์ม Langmuir-Blodgett ชั้นการดูดซับ หรือเครื่องปฏิกรณ์นาโนแบบโซลิดเฟส เห็นได้ชัดว่าขนาดของอนุภาคที่เกิดขึ้นในกรณีนี้ต้องไม่เกิน

ขนาดของเครื่องปฏิกรณ์นาโนที่สอดคล้องกัน และด้วยเหตุนี้ วิธีการเหล่านี้จึงทำให้สามารถรับระบบ monodisperse ได้ นอกจากนี้ การใช้งาน

เครื่องปฏิกรณ์นาโนคอลลอยด์ทำให้สามารถรับอนุภาคนาโนที่มีรูปร่างและแอนไอโซโทรปี (anisotropy) ที่หลากหลาย (รวมถึงอนุภาคขนาดเล็ก) รวมทั้งอนุภาคที่มีสารเคลือบได้

วิธีนี้ใช้เพื่อให้ได้โครงสร้างระดับนาโนเกือบทั้งหมด ตั้งแต่โลหะที่มีส่วนประกอบเดียวไปจนถึงออกไซด์ที่มีหลายองค์ประกอบ ซึ่งรวมถึงวิธีการที่อิงตามการก่อตัวของอนุภาคอัลตราไมโครดิสเพอร์ไดออกไซด์และอนุภาคคอลลอยด์ในสารละลายระหว่างการควบแน่นของพอลิคอนเดนเสทโดยมีสารลดแรงตึงผิวที่ป้องกันการรวมตัว เป็นสิ่งสำคัญที่วิธีการเฉพาะนี้ ซึ่งยึดตามความสมบูรณ์ของโครงสร้างที่เกิดขึ้นกับแม่แบบดั้งเดิม ถูกใช้โดยสัตว์ป่าเพื่อการสืบพันธุ์และการทำงานของระบบสิ่งมีชีวิต (เช่น การสังเคราะห์โปรตีน ดีเอ็นเอ การจำลองอาร์เอ็นเอ ฯลฯ) ประการที่สี่ กลุ่มรวมถึงวิธีการทางเคมีเพื่อให้ได้โครงสร้างที่มีรูพรุนสูงและกระจายตัวอย่างละเอียด (โลหะ Rieke, นิกเกิล Raney) โดยอาศัยการกำจัดหนึ่งในส่วนประกอบของระบบไมโครเฮเทอโรเจเนียสอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเคมีหรือการละลายของขั้วบวก วิธีการเหล่านี้ยังรวมถึงวิธีการดั้งเดิมในการรับนาโนคอมโพสิตโดยการดับแก้วหรือเมทริกซ์เกลือด้วยสารที่ละลาย ส่งผลให้เกิดการปลดปล่อยของการรวมนาโนของสารนี้ในเมทริกซ์ (วิธีการตกผลึกด้วยแก้ว) ในกรณีนี้ การนำองค์ประกอบที่ใช้งานเข้าสู่เมทริกซ์สามารถทำได้สองวิธี: โดยการเพิ่มลงในละลาย ตามด้วยดับ และโดยการแนะนำโดยตรงในเมทริกซ์ที่เป็นของแข็งโดยใช้การฝังไอออน

คุณสมบัติของจุดควอนตัม

คุณสมบัติทางแสงที่เป็นเอกลักษณ์ของจุดควอนตัม (QDs) ทำให้เป็นวัสดุที่น่าสนใจสำหรับการใช้งานในด้านต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การพัฒนากำลังดำเนินการเกี่ยวกับการใช้ QD ในไดโอดเปล่งแสง จอแสดงผล เลเซอร์ และเซลล์แสงอาทิตย์ นอกจากนี้ พวกมันยังสามารถคอนจูเกตกับโมเลกุลชีวโมเลกุลผ่านพันธะโควาเลนต์ระหว่างกลุ่มของลิแกนด์ที่ครอบคลุม QDs และหมู่ฟังก์ชันของชีวโมเลกุล ด้วยเหตุนี้ จึงถูกใช้เป็นฉลากเรืองแสงในการประยุกต์ใช้ทางชีวภาพที่หลากหลาย ตั้งแต่การตรวจอิมมูโนแอสเซย์ไปจนถึงการถ่ายภาพเนื้อเยื่อและการติดตามตัวยาในร่างกาย ปัจจุบันการใช้ QDs ในการวิเคราะห์ทางชีวเคมีเป็นอีกแนวทางหนึ่งที่มีแนวโน้มว่าจะมีการใช้ผลึกนาโนที่เรืองแสงได้ ลักษณะเฉพาะของ QDs เช่น การพึ่งพาสีที่ปล่อยออกมากับขนาด ความคงตัวของแสงสูง และสเปกตรัมการดูดกลืนแสงที่กว้าง ทำให้เป็นฟลูออโรฟอร์ในอุดมคติสำหรับการตรวจจับวัตถุทางชีววิทยาและการวินิจฉัยทางการแพทย์ที่มีความไวแสงสูงแบบหลายสี ซึ่งต้องมีการลงทะเบียนพารามิเตอร์หลายตัวพร้อมกัน

เซมิคอนดักเตอร์ QDs เป็นผลึกนาโนที่มีมิติทั้งสามทิศทางน้อยกว่ารัศมี exciton ของ Bohr สำหรับวัสดุที่กำหนด ในวัตถุดังกล่าวจะสังเกตเห็นเอฟเฟกต์ขนาด: คุณสมบัติทางแสงโดยเฉพาะช่องว่างของแถบ (และความยาวคลื่นการปล่อยรังสี) และค่าสัมประสิทธิ์การสูญพันธุ์ขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคนาโนและรูปร่างของอนุภาคนาโนเนื่องจากข้อ จำกัด เชิงพื้นที่ที่สำคัญดังกล่าว , QDs มีลักษณะเฉพาะทางแสงและทางเคมี:

ความคงตัวของแสงสูง ซึ่งทำให้สามารถคูณพลังของรังสีที่ถูกกระตุ้นและสังเกตพฤติกรรมของฉลากเรืองแสงแบบเรียลไทม์ได้เป็นเวลานาน

สเปกตรัมการดูดกลืนที่กว้าง - เนื่องจาก QD ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันสามารถถูกกระตุ้นพร้อมกันโดยแหล่งกำเนิดแสงที่มีความยาวคลื่น 400 นาโนเมตร (หรืออื่น ๆ ) ในขณะที่ความยาวคลื่นการแผ่รังสีของตัวอย่างเหล่านี้จะแตกต่างกันไปในช่วง 490 - 590 นาโนเมตร (สีเรืองแสงจาก ฟ้าถึงส้มแดง) .

สมมาตรและแคบ (ความกว้างสูงสุดที่ครึ่งสูงสุดไม่เกิน 30 นาโนเมตร) พีคเรืองแสง QD ช่วยลดความยุ่งยากในกระบวนการรับฉลากหลายสี

ความส่องสว่างของ QDs นั้นสูงมากจนตรวจจับได้ว่าเป็นวัตถุชิ้นเดียวโดยใช้กล้องจุลทรรศน์เรืองแสง

ในการใช้ QD ในการวิเคราะห์ทางชีวภาพ จะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องกับความสามารถในการละลายน้ำและความเข้ากันได้ทางชีวภาพ (เนื่องจากแกนอนินทรีย์ไม่ละลายในน้ำ) รวมถึงการกระจายขนาดอนุภาคที่ชัดเจนและความเสถียรในการจัดเก็บ ในการถ่ายทอดคุณสมบัติที่ละลายน้ำได้ให้กับ QDs มีหลายวิธีในการสังเคราะห์: QD ทั้งสองถูกสังเคราะห์โดยตรงในเฟสที่เป็นน้ำ หรือ QD ที่ได้รับในตัวทำละลายอินทรีย์จากนั้นจะถูกถ่ายโอนไปยังสารละลายที่มีน้ำโดยการปรับเปลี่ยนชั้นลิแกนด์ที่ปกคลุม QD

การสังเคราะห์ในสารละลายในน้ำทำให้สามารถได้รับ QD ที่ชอบน้ำ อย่างไรก็ตาม ในลักษณะพิเศษหลายประการ เช่น ผลผลิตควอนตัมเรืองแสง การกระจายขนาดอนุภาค และความเสถียรเมื่อเวลาผ่านไป พวกมันด้อยกว่า QD ของเซมิคอนดักเตอร์ที่ได้รับในระยะอินทรีย์อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้น สำหรับใช้เป็นฉลากทางชีวภาพ QDs มักถูกสังเคราะห์ที่อุณหภูมิสูงในตัวทำละลายอินทรีย์ตามวิธีการที่ใช้ครั้งแรกในปี 1993 โดยกลุ่มวิทยาศาสตร์ของ Murray et al หลักการสำคัญของการสังเคราะห์คือการฉีดสารละลายของสารตั้งต้นของโลหะ Cd และ Se chalcogen ลงในตัวทำละลายที่ประสานกันซึ่งให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง เมื่อเวลาในกระบวนการเพิ่มขึ้น สเปกตรัมการดูดกลืนจะเปลี่ยนเป็นบริเวณความยาวคลื่นยาว ซึ่งบ่งชี้ถึงการเติบโตของผลึก CdSe

นิวเคลียส CdSe มีความสว่างของการเรืองแสงต่ำ—โดยปกติผลผลิตควอนตัม (QE) ไม่เกิน 5% เพื่อเพิ่ม CV และความคงตัวของแสง แกน CdSe เรืองแสงถูกเคลือบด้วยชั้นของเซมิคอนดักเตอร์ที่มีช่องว่างกว้างกว่าซึ่งมีโครงสร้างและองค์ประกอบที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งทำให้พื้นผิวของแกนมี Passivates ซึ่งจะทำให้ CV เรืองแสงเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โครงสร้างผลึกที่คล้ายกันของเปลือกและแกน - เงื่อนไขที่จำเป็นมิฉะนั้นจะไม่มีการเติบโตที่สม่ำเสมอและความแตกต่างในโครงสร้างสามารถนำไปสู่ข้อบกพร่องที่ขอบเขตเฟส ในการเคลือบแกนแคดเมียมซีลีไนด์ จะใช้เซมิคอนดักเตอร์ที่มีช่องว่างกว้างกว่า เช่น ซิงค์ซัลไฟด์ แคดเมียมซัลไฟด์ และซิงค์ซีลีไนด์ อย่างไรก็ตามตามกฎแล้วสังกะสีซัลไฟด์จะเติบโตในนิวเคลียสแคดเมียมซีลีไนด์ขนาดเล็กเท่านั้น (ที่ d(ซีดีซี)< 3 нм). Согласно , наращивание оболочки ZnS на ядрах CdSe большего диаметра затруднительно из-за большой разницы в параметрах кристаллических решёток CdSe и ZnS. Поэтому при наращивании ZnS непосредственно на ядрах CdSe диаметром более ~3 нм между ядром и сульфидом цинка помещают промежуточный слой – наращивают оболочку селенида цинка или сульфида кадмия, которые имеют промежуточные между CdSe и ZnS параметры кристаллической решётки и величину запрещённой зоны .

มีสองวิธีหลักในการแปลง QD ที่ไม่ชอบน้ำให้เป็นสารละลายในน้ำ: วิธีการเปลี่ยนลิแกนด์และการเคลือบด้วยโมเลกุลแอมฟิฟิลิค นอกจากนี้ การเคลือบ QDs ด้วยเปลือกซิลิกอนออกไซด์มักจะถูกแยกออกเป็นหมวดหมู่แยกต่างหาก

วิธีการปรับขนาดอนุภาค

คุณสมบัติข้างต้นของจุดควอนตัมคอลลอยด์จะแสดงออกมาเมื่อมีเอฟเฟกต์ขนาด ดังนั้นจึงจำเป็นต้องวัดขนาดอนุภาค

ใน WRC นี้ การวัดได้ดำเนินการบนอุปกรณ์ Photocor Compact ที่ติดตั้งที่ Department of Physical and Colloidal Chemistry ของ Ural Federal University เช่นเดียวกับบนอุปกรณ์ Zetasizer Nano Z ที่ Institute of Solid State Chemistry สาขา Ural ของ สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งรัสเซีย.

เครื่องวัดสเปกโตรโฟโตมิเตอร์โฟโต้คอร์ คอมแพ็ค

เลย์เอาต์ของสเปกโตรมิเตอร์ในห้องปฏิบัติการ Photocor Compact แสดงในรูปที่ 1.8:

รูปที่ 1.8 แบบแผนของสเปกโตรมิเตอร์ Photocor Compact

เครื่องมือนี้ใช้เลเซอร์ไดโอดที่มีความเสถียรทางความร้อนซึ่งมีความยาวคลื่น λ = 653.6 นาโนเมตร ลำแสงเลเซอร์จะลอดผ่านเลนส์โฟกัส L1 ซึ่งมีความยาวโฟกัส 90 มม. ถูกรวบรวมไว้ที่ตัวอย่างที่อยู่ระหว่างการศึกษา ซึ่งกระจัดกระจายไปตามความผันผวนของอนุภาคนาโนด้วยกล้องจุลทรรศน์ แสงที่กระจัดกระจายถูกวัดที่มุมฉาก ผ่านไดอะแฟรม d = 0.7 มม. โฟกัสโดยเลนส์ L2 บนไดอะแฟรมที่สอง 100 μm จากนั้นแบ่งครึ่งด้วยกระจกโปร่งแสงและตกกระทบกับ PMT สองตัว เพื่อรักษาความเชื่อมโยงของคอลเลกชัน รูเข็มที่ด้านหน้า PMT ควรมีขนาดตามลำดับของโซน Fresnel แรก ในขนาดที่เล็กกว่า อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนจะลดลง เมื่อขนาดเพิ่มขึ้น ความเชื่อมโยงกันจะลดลงและแอมพลิจูดของฟังก์ชันสหสัมพันธ์จะลดลง Photocor-Compact spectrometer ใช้ PMT สองชุด ฟังก์ชัน cross-correlation ของสัญญาณจะถูกวัด ซึ่งช่วยให้คุณลบ PMT noise ได้ เนื่องจากไม่มีความสัมพันธ์กัน และฟังก์ชัน cross-correlation ของสัญญาณจาก PMT จะเทียบเท่ากับสหสัมพันธ์ หน้าที่ของแสงกระจัดกระจาย ใช้ตัวเชื่อมหลายช่อง (288 ช่อง) ซึ่งเป็นสัญญาณที่คอมพิวเตอร์อ่าน ควบคุมอุปกรณ์ กระบวนการวัด และการประมวลผลผลการวัด

สารละลายที่เป็นผลลัพธ์ถูกวัดบนสเปกโตรมิเตอร์สหสัมพันธ์ เมื่อใช้ซอฟต์แวร์ Photocor คุณสามารถตรวจสอบความคืบหน้าของการวัดและควบคุมสหสัมพันธ์ ในระหว่างการวัด การแบ่งส่วนของเวลาในการวัดทั้งหมดจะถูกใช้ ฟังก์ชันความสัมพันธ์ที่เป็นผลลัพธ์และความเข้มของการกระเจิงจะถูกวิเคราะห์ และถ้าความเข้มเฉลี่ยในช่วงเวลาหนึ่งมากกว่าในช่วงเวลาอื่น การวัดสำหรับช่วงเวลานี้จะถูกละเว้น ส่วนที่เหลือมีค่าเฉลี่ย ทำให้สามารถขจัดความผิดเพี้ยนของฟังก์ชันสหสัมพันธ์ด้วยอนุภาคฝุ่นหายาก (ขนาดไม่กี่ไมครอน)

รูปที่ 1.9 แสดงซอฟต์แวร์ของสเปกโตรมิเตอร์สหสัมพันธ์ของซอฟต์แวร์ Photocor:

รูปที่ 1.9 ซอฟต์แวร์ Photocor สหสัมพันธ์สเปกโตรมิเตอร์

กราฟ 1,2,4 - ฟังก์ชันสหสัมพันธ์ที่วัดได้ในระดับลอการิทึม: 1 - c.f., วัด ณ เวลาที่กำหนด, 2 - ฟังก์ชันที่วัดได้, 4 - ฟังก์ชันสหสัมพันธ์ทั้งหมดจะปรากฏขึ้น 3 กราฟ - อุณหภูมิตัวอย่าง 5 กราฟ - ความเข้มของการกระเจิง

โปรแกรมช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนความเข้มของเลเซอร์ อุณหภูมิ (3) เวลาในการวัดหนึ่งครั้งและจำนวนการวัดได้ ความแม่นยำในการวัดขึ้นอยู่กับชุดของพารามิเตอร์เหล่านี้

ฟังก์ชั่นสหสัมพันธ์สะสมถูกประมวลผลโดยโปรแกรม DynaLS ซอฟต์แวร์แสดงในรูปที่ 1.10:

ข้าว. 1.10. ซอฟต์แวร์ประมวลผลฟังก์ชันสหสัมพันธ์ DynaLC

1 – ฟังก์ชันสหสัมพันธ์ที่วัดได้ ประมาณโดยฟังก์ชันทางทฤษฎี 2 – ความแตกต่างระหว่างฟังก์ชันเลขชี้กำลังทางทฤษฎีที่ได้รับและที่วัดได้ 3 - การกระจายขนาดผลลัพธ์ พบโดยการประมาณฟังก์ชันทางทฤษฎีกับฟังก์ชันทดลอง 4 - ตารางผลลัพธ์ ในตาราง: คอลัมน์แรกคือจำนวนโซลูชันที่พบ ประการที่สองคือ "พื้นที่" ของโซลูชันเหล่านี้ ที่สามคือค่าเฉลี่ย ที่สี่คือค่าสูงสุด หลังคือการกระจายของโซลูชัน (ข้อผิดพลาด) นอกจากนี้ยังให้เกณฑ์ที่แสดงให้เห็นว่าเส้นโค้งทางทฤษฎีสอดคล้องกับเส้นโค้งทดลองได้ดีเพียงใด

เทคนิคการทดลอง

วิธีการสังเคราะห์ทางไฮโดรเคมี

การตกตะกอนของสารเคมีจากสารละลายในน้ำมีความน่าดึงดูดใจเป็นพิเศษและมีแนวโน้มกว้างในแง่ของผลลัพธ์สุดท้าย วิธีการสะสมทางไฮโดรเคมีมีความโดดเด่นด้วยผลผลิตและความประหยัดสูง ความเรียบง่ายของการออกแบบทางเทคโนโลยี ความเป็นไปได้ของการสะสมอนุภาคบนพื้นผิวที่มีรูปร่างซับซ้อนและลักษณะที่แตกต่างกัน รวมถึงการเติมชั้นด้วยไอออนอินทรีย์หรือโมเลกุลที่ไม่อนุญาตให้มีอุณหภูมิสูง ความร้อนและความเป็นไปได้ของการสังเคราะห์ "สารเคมีอ่อน" วิธีหลังช่วยให้เราพิจารณาวิธีนี้เป็นวิธีที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับการได้รับสารประกอบของโลหะ chalcogenides ของโครงสร้างที่ซับซ้อนที่ metastable ในธรรมชาติ การสังเคราะห์ทางไฮโดรเคมีเป็นวิธีที่มีแนวโน้มในการสร้างจุดควอนตัมของโลหะซัลไฟด์ ซึ่งอาจให้คุณลักษณะที่หลากหลายได้ การสังเคราะห์จะดำเนินการในอ่างปฏิกิริยาที่มีเกลือของโลหะ ด่าง สารทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี และสารก่อให้เกิดสารเชิงซ้อน

นอกจากรีเอเจนต์หลักที่ก่อตัวเป็นเฟสของแข็งแล้ว ลิแกนด์ยังถูกนำเข้ามาในสารละลายที่สามารถจับไอออนของโลหะเข้ากับสารเชิงซ้อนที่เสถียร สภาพแวดล้อมที่เป็นด่างเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสลายตัวของ chalcogenizer บทบาทของสารก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนในการสังเคราะห์ทางไฮโดรเคมีมีความสำคัญมาก เนื่องจากการแนะนำจะลดความเข้มข้นของไอออนของโลหะอิสระในสารละลายลงอย่างมาก และทำให้กระบวนการสังเคราะห์ช้าลง ป้องกันการตกตะกอนอย่างรวดเร็วของเฟสของแข็ง ทำให้มั่นใจได้ถึงการก่อตัวและการเจริญเติบโต ของจุดควอนตัม ความแข็งแรงของการก่อตัวของไอออนโลหะที่ซับซ้อนตลอดจนลักษณะทางเคมีกายภาพของแกนด์มีอิทธิพลอย่างเด็ดขาดต่อกระบวนการสังเคราะห์ทางไฮโดรเคมี

KOH, NaOH, NH ใช้เป็นด่าง 4 OH หรือเอทิลีนไดเอมีน สารก่อมะเร็งชนิดต่างๆ ก็มีผลบางอย่างต่อการตกตะกอนของไฮโดรเคมีและต่อการมีอยู่ของผลิตภัณฑ์พลอยได้จากการสังเคราะห์ ขึ้นอยู่กับชนิดของ chalcogenizer การสังเคราะห์ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาเคมีสองอย่าง:

(2.1)

, (2.2)

ไอออนโลหะเชิงซ้อนอยู่ที่ไหน

เกณฑ์สำหรับการก่อตัวของเฟส chalcogenide โลหะที่ไม่ละลายน้ำคือความอิ่มตัวยิ่งยวด ซึ่งถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของผลิตภัณฑ์ไอออนิกของไอออนที่สร้างจุดควอนตัมต่อผลิตภัณฑ์ความสามารถในการละลายของเฟสของแข็ง ในระยะเริ่มต้นของกระบวนการ การก่อตัวของนิวเคลียสในสารละลายและขนาดอนุภาคจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งสัมพันธ์กับความเข้มข้นสูงของไอออนในส่วนผสมของปฏิกิริยา เมื่อสารละลายหมดลงของไอออนเหล่านี้ อัตราการก่อตัวของของแข็งจะลดลงจนกว่าจะถึงสมดุลในระบบ

ขั้นตอนการระบายน้ำรีเอเจนต์เพื่อเตรียมสารละลายการทำงานได้รับการแก้ไขอย่างเข้มงวด ความต้องการนี้เกิดจากการที่กระบวนการตกตะกอนของ chalcogenides ต่างกันและอัตราขึ้นอยู่กับเงื่อนไขเริ่มต้นสำหรับการก่อตัวของเฟสใหม่

วิธีการแก้ปัญหาการทำงานจัดทำขึ้นโดยการผสมปริมาตรที่คำนวณได้ของวัสดุตั้งต้น การสังเคราะห์จุดควอนตัมจะดำเนินการในเครื่องปฏิกรณ์แก้วที่มีปริมาตร 50 มล. ขั้นแรก ปริมาตรที่คำนวณได้ของเกลือแคดเมียมจะถูกนำเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ จากนั้นจึงแนะนำโซเดียมซิเตรตและเติมน้ำกลั่น หลังจากสารละลายถูกทำให้เป็นด่างและเติมไธโอยูเรียลงไป เพื่อทำให้การสังเคราะห์เสถียรขึ้น ปริมาตรที่คำนวณได้ของ Trilon B ถูกนำเข้าสู่ส่วนผสมของปฏิกิริยา จุดควอนตัมที่ได้รับจะเปิดใช้งานในแสงอัลตราไวโอเลต

วิธีนี้ได้รับการพัฒนาที่ภาควิชาเคมีกายภาพและเคมีคอลลอยด์ของ Ural Federal University และส่วนใหญ่ใช้เพื่อให้ได้ฟิล์มบางของ chalcogenides โลหะและสารละลายที่เป็นของแข็ง อย่างไรก็ตาม การศึกษาที่ดำเนินการในงานนี้ได้แสดงให้เห็นถึงความเกี่ยวข้องของการสังเคราะห์จุดควอนตัมโดยอาศัยโลหะซัลไฟด์และสารละลายที่เป็นของแข็ง

สารเคมี

สำหรับการสังเคราะห์ไฮโดรเคมีของจุดควอนตัม CdS, PbS, Cd x Pb 1- x S,

ใช้สารเคมีต่อไปนี้:

แคดเมียมคลอไรด์ CdCl 2 , h, 1 M;

ตะกั่วอะซิเตท Pb(CH 3 COO) 2 ZH 2 0, h, 1 M;

ไธโอยูเรีย (NH 2) 2 CS, h, 1.5 M;

โซเดียมซิเตรต Na 3 C 6 H 5 O 7 , 1 M;

โซเดียมไฮดรอกไซด์ NaOH เกรดวิเคราะห์ 5 M;

สารลดแรงตึงผิว Praestol 655 BC;

สารลดแรงตึงผิว ATM 10-16 (อัลคิล C10-16 ไตรเมทิลแอมโมเนียมคลอไรด์ Cl, R=C 10 -C 16);

Ethylenediaminetetraacetic acid disodium เกลือ

C 10 H 14 O 8 N 2 Na 2 2H 2 0.1 M.

การหาค่า CMC ของสารทำให้คงตัวได้ดำเนินการโดยใช้เครื่องวัดค่า ANION

การกำจัดของเสีย

สารละลายที่ผ่านการกรองหลังจากการตกตะกอนด้วยไฮโดรเคมีซึ่งมีเกลือที่ละลายได้ของแคดเมียม ตะกั่ว สารก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนและไธโอยูเรีย ถูกให้ความร้อนถึง 353 K คอปเปอร์ซัลเฟตถูกเติมลงไป (105 กรัมต่อ 1 ลิตรของของผสมปฏิกิริยา 1 กรัมถูกเติมจนเป็นสีม่วง สีปรากฏ) ร้อนจนเดือดและทน ในภายใน 10 นาที หลังจากนั้น ผสมทิ้งไว้ที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 30-40 นาที และตะกอนที่ก่อตัวขึ้นถูกกรองออก จากนั้นจึงรวมตะกอนที่กรองในขั้นตอนก่อนหน้า สารกรองที่มีสารประกอบเชิงซ้อนที่มีความเข้มข้นต่ำกว่าความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตถูกเจือจางด้วยน้ำประปาและเทลงในท่อระบายน้ำทิ้งของเมือง

ขั้นตอนการวัดเครื่องวิเคราะห์อนุภาคโฟโต้คอร์กะทัดรัด

เครื่องวิเคราะห์ขนาดอนุภาค Photocor Compact ออกแบบมาเพื่อวัดขนาดอนุภาค ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ และน้ำหนักโมเลกุลของโพลีเมอร์ อุปกรณ์นี้มีไว้สำหรับการวิจัยทางกายภาพและทางเคมีแบบดั้งเดิม ตลอดจนสำหรับการใช้งานใหม่ๆ ในนาโนเทคโนโลยี ชีวเคมี และชีวฟิสิกส์

หลักการทำงานของเครื่องวิเคราะห์ขนาดอนุภาคขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของการกระเจิงแสงแบบไดนามิก (วิธีโฟตอนสหสัมพันธ์สเปกโตรสโคปี) การวัดฟังก์ชันความสัมพันธ์ของความผันผวนของความเข้มแสงที่กระเจิงและความเข้มของการกระเจิงแบบบูรณาการทำให้สามารถค้นหาขนาดของอนุภาคที่กระจัดกระจายในของเหลวและน้ำหนักโมเลกุลของโมเลกุลพอลิเมอร์ได้ ช่วงของขนาดที่วัดได้อยู่ในช่วงตั้งแต่เศษส่วนของ nm ถึง 6 µm

พื้นฐานของวิธีการกระเจิงแสงแบบไดนามิก (โฟตอนสหสัมพันธ์สเปกโตรสโคปี)

Correlator Photocor-FC เป็นเครื่องมือสากลสำหรับการวัดฟังก์ชันสหสัมพันธ์ของเวลา ฟังก์ชัน cross-correlation G 12 ของสัญญาณสองตัว l 1 (t) และ l 2 (t) (เช่น ความเข้มของการกระเจิงของแสง) อธิบายความสัมพันธ์ (ความคล้ายคลึง) ของสัญญาณสองสัญญาณในโดเมนเวลาและกำหนดไว้ดังนี้:

เวลาล่าช้าอยู่ที่ไหน วงเล็บเหลี่ยมหมายถึงเวลาเฉลี่ย t ฟังก์ชัน autocorrelation อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างสัญญาณ I 1 (t) และเวอร์ชันที่ล่าช้าของสัญญาณเดียวกัน 1 2 (t+):

ตามคำจำกัดความของฟังก์ชันสหสัมพันธ์ อัลกอริธึมการดำเนินการสหสัมพันธ์ประกอบด้วยการดำเนินการต่อไปนี้:

Photocor-FC correlator ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการวิเคราะห์สัญญาณโฟตอนสหสัมพันธ์สเปกโทรสโกปี (PCS) สาระสำคัญของวิธี PCS มีดังนี้: เมื่อลำแสงเลเซอร์ผ่านของเหลวทดสอบที่มีอนุภาคแขวนลอย ส่วนหนึ่งของแสงจะกระจัดกระจายไปตามความเข้มข้นของจำนวนอนุภาคที่ผันผวน อนุภาคเหล่านี้ทำการเคลื่อนที่แบบบราวเนียน ซึ่งสามารถอธิบายได้ด้วยสมการการแพร่ จากการแก้สมการนี้ ได้นิพจน์ที่เกี่ยวข้องกับครึ่งความกว้างของสเปกตรัมแสงที่กระจัดกระจาย Г (หรือเวลาผ่อนคลายที่มีลักษณะเฉพาะของความผันผวน Тс) กับค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ D:

โดยที่ q คือโมดูลัสของเวกเตอร์คลื่นของความผันผวนที่แสงกระจัดกระจาย ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ D สัมพันธ์กับรัศมีอนุภาคอุทกพลศาสตร์ R โดยสมการไอน์สไตน์-สโตกส์:

โดยที่ k คือค่าคงที่ Boltzmann, T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ - ความหนืดเฉือนของตัวทำละลาย

ส่วนทดลอง

1. การสังเคราะห์จุดควอนตัมจากแคดเมียมซัลไฟด์

การศึกษาจุดควอนตัม CdS ร่วมกับ PbS QD เป็นทิศทางหลักของ WRC นี้ สาเหตุหลักมาจากความจริงที่ว่าคุณสมบัติของวัสดุนี้ในการสังเคราะห์ทางไฮโดรเคมีได้รับการศึกษามาเป็นอย่างดีและในขณะเดียวกันก็ใช้เพียงเล็กน้อยสำหรับการสังเคราะห์ QDs ทำการทดลองหลายชุดเพื่อให้ได้จุดควอนตัมในส่วนผสมของปฏิกิริยาขององค์ประกอบต่อไปนี้ โมล/ลิตร: =0.01; = 0.2; = 0.12; [TM] = 0.3. ในกรณีนี้ ลำดับของการเทรีเอเจนต์ถูกกำหนดอย่างเข้มงวด: สารละลายของโซเดียมซิเตรตถูกเติมลงในสารละลายแคดเมียมคลอไรด์ ส่วนผสมจะถูกผสมอย่างทั่วถึงจนกว่าตะกอนที่ก่อตัวจะละลายและเจือจางด้วยน้ำกลั่น ถัดไป สารละลายจะถูกทำให้เป็นด่างด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์และเติมไธโอยูเรียลงไป ตั้งแต่เวลานี้จะเริ่มทำปฏิกิริยา สุดท้าย ในกรณีนี้ Trilon B (0.1M) เป็นสารเพิ่มความคงตัวที่เหมาะสมที่สุด ปริมาณที่ต้องการถูกกำหนดโดยการทดลอง การทดลองดำเนินการที่อุณหภูมิ 298 K การกระตุ้นถูกดำเนินการในแสงยูวี

ปริมาตรของรีเอเจนต์ที่เพิ่มเข้ามาคำนวณตามกฎของค่าเทียบเท่าโดยใช้ค่าความเข้มข้นเริ่มต้นของสารตั้งต้น เลือกถังปฏิกิริยาด้วยปริมาตร 50 มล.

กลไกการเกิดปฏิกิริยาคล้ายกับกลไกของการเกิดฟิล์มบาง ๆ แต่ในทางตรงกันข้าม ตัวกลางที่เป็นด่างมากขึ้น (pH=13.0) และสารทำให้คงตัว Trilon B ถูกใช้สำหรับการสังเคราะห์ QD ซึ่งทำให้ปฏิกิริยาช้าลงเนื่องจากการห่อหุ้ม ของอนุภาค CdS และทำให้ได้อนุภาคขนาดเล็ก (ตั้งแต่ 3 นาโนเมตร)

ในช่วงเริ่มต้น สารละลายจะโปร่งใส หลังจากผ่านไปหนึ่งนาที สารละลายจะเริ่มเรืองแสงเป็นสีเหลือง เมื่อเปิดใช้งานในแสงอัลตราไวโอเลต สารละลายจะเป็นสีเขียวสดใส เมื่อเลือกความเข้มข้นที่เหมาะสมที่สุด เช่นเดียวกับสารทำให้คงตัว (ในกรณีนี้คือ Trilon B) สารละลายจะคงขนาดของมันไว้ได้นานถึง 1 ชั่วโมง หลังจากนั้นจึงเกิดการรวมตัวเป็นก้อนและเริ่มตกตะกอน

การวัดได้ดำเนินการบนเครื่องวิเคราะห์ขนาดอนุภาค Photocor Compact ผลลัพธ์ได้รับการประมวลผลโดยใช้โปรแกรม DynaLS ซึ่งวิเคราะห์ฟังก์ชันสหสัมพันธ์และคำนวณใหม่เป็นรัศมีอนุภาคเฉลี่ยในสารละลาย ในรูป รูปที่ 3.1 และ 3.2 แสดงส่วนต่อประสานของโปรแกรม DynaLS รวมถึงผลลัพธ์ของการประมวลผลฟังก์ชันสหสัมพันธ์สำหรับการวัดขนาดอนุภาคของ CdS QD:

รูปที่ 3.1 อินเทอร์เฟซของโปรแกรม DynaLS เมื่อลบฟังก์ชันสหสัมพันธ์ของโซลูชัน CdS QD

รูปที่ 3.2 ผลลัพธ์ของการประมวลผลฟังก์ชันสหสัมพันธ์ของโซลูชัน CdS QD

ตามรูป 3.2 แสดงว่าสารละลายประกอบด้วยอนุภาคที่มีรัศมี 2 นาโนเมตร (พีค No. 2) เช่นเดียวกับการรวมตัวขนาดใหญ่ ค่าสูงสุดที่ 4 ถึง 6 จะแสดงขึ้นโดยมีข้อผิดพลาด เนื่องจากไม่เพียงแต่การเคลื่อนที่ของอนุภาคแบบบราวเนียนเท่านั้นที่มีอยู่ในสารละลาย

ผลของความเข้มข้นของเกลือแคดเมียมต่อขนาดของอนุภาค QDCDS

เพื่อให้ได้ขนาดของจุดควอนตัม จำเป็นต้องเลือกความเข้มข้นที่เหมาะสมที่สุดของรีเอเจนต์เริ่มต้น ในกรณีนี้ความเข้มข้นของเกลือแคดเมียมมีบทบาทสำคัญ ดังนั้น จึงจำเป็นต้องพิจารณาการเปลี่ยนแปลงขนาดของอนุภาค CdS ด้วยความเข้มข้นของ CdCl 2 ที่แตกต่างกัน

ผลของการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของเกลือแคดเมียม ได้รับการขึ้นต่อกันดังต่อไปนี้:

รูปที่ 3.3 ผลของความเข้มข้นของเกลือแคดเมียมต่อขนาดอนุภาคของ CdS QDs ที่ =0.005M (1), =0.01M (2), =0.02M

รูปที่ 11 แสดงให้เห็นว่าเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของ CdCl 2 จะมีการเปลี่ยนแปลงขนาดของอนุภาค CdS เล็กน้อย แต่จากผลการทดลอง ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าจำเป็นต้องอยู่ในช่วงความเข้มข้นที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งอนุภาคจะก่อตัวขึ้นซึ่งสามารถสร้างเอฟเฟกต์ขนาดได้

การสังเคราะห์จุดควอนตัมจากตะกั่วซัลไฟด์

ทิศทางที่น่าสนใจอีกประการของ WRC นี้คือการศึกษาจุดควอนตัมจากตะกั่วซัลไฟด์ คุณสมบัติของวัสดุนี้ในการสังเคราะห์ทางไฮโดรเคมีเช่นเดียวกับ CdS ได้รับการศึกษาอย่างดีนอกจากนี้ตะกั่วซัลไฟด์ยังมีพิษน้อยกว่าซึ่งจะขยายขอบเขตในยา สำหรับการสังเคราะห์ PbS QDs ใช้รีเอเจนต์ต่อไปนี้ โมล/ลิตร: [PbAc 2 ] = 0.05; = 0.2; = 0.12; [TM] = 0.3. ลำดับการเทจะเหมือนกับสูตร CdS: เติมสารละลายโซเดียมซิเตรตลงในสารละลายอะซิเตท ผสมส่วนผสมให้ละเอียดจนตะกอนที่ก่อตัวละลายและเจือจางด้วยน้ำกลั่น ถัดไป สารละลายจะถูกทำให้เป็นด่างด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์และเติมไธโอยูเรียลงไป ตั้งแต่เวลานี้จะเริ่มทำปฏิกิริยา สุดท้ายในฐานะสารเติมแต่งที่ทำให้เสถียรคือสารลดแรงตึงผิว praestol การทดลองดำเนินการที่อุณหภูมิ 298 K การกระตุ้นถูกดำเนินการในแสงยูวี

ในช่วงเริ่มต้น ส่วนผสมของปฏิกิริยาจะโปร่งใส แต่หลังจากผ่านไป 30 นาที เริ่มมีเมฆมาก สารละลายจะกลายเป็นสีเบจอ่อน หลังจากเติม praestol และคนให้เข้ากันแล้ว สารละลายจะไม่เปลี่ยนสี ในเวลา 3 นาที สารละลายจะได้รับแสงยูวีสีเขียวอมเหลืองสว่าง ผ่านเช่นเดียวกับในกรณีของ CdS ซึ่งเป็นส่วนสีเขียวของสเปกตรัม

การวัดได้ดำเนินการบนเครื่องวิเคราะห์ขนาด Photocor Compact ฟังก์ชันสหสัมพันธ์และผลการวัดแสดงในรูปที่ 3.4 และ 3.5 ตามลำดับ:

รูปที่.3.4 อินเทอร์เฟซของโปรแกรม DynaLS เมื่อลบฟังก์ชันสหสัมพันธ์ของโซลูชัน PbS QD

ข้าว. 3.5 ผลลัพธ์ของการประมวลผลฟังก์ชันสหสัมพันธ์ของโซลูชัน PbS QD

ตามรูป 13 แสดงให้เห็นว่าสารละลายประกอบด้วยอนุภาคที่มีรัศมี 7.5 นาโนเมตร และเกาะเป็นก้อนที่มีรัศมี 133.2 นาโนเมตร พีคหมายเลข 2 และ 3 จะแสดงขึ้นโดยมีข้อผิดพลาด เนื่องจากไม่เพียงแต่มีการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนในสารละลายเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเส้นทางของปฏิกิริยาด้วย

ผลของความเข้มข้นของตะกั่วเกลือต่อขนาดของอนุภาค QDPbS

ในกรณีของการสังเคราะห์สารละลายคอลลอยด์ CdS ดังนั้นในการสังเคราะห์สารละลาย PbS ควรเลือกความเข้มข้นของรีเอเจนต์เริ่มต้นเพื่อให้ได้ผลตามขนาด ให้เราพิจารณาผลของความเข้มข้นของเกลือตะกั่วต่อขนาดของ PbS QDs

จากการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของเกลือตะกั่ว ได้การพึ่งพาดังต่อไปนี้:

ข้าว. 3.6. ผลของความเข้มข้นของเกลือตะกั่วต่อขนาดอนุภาคของ PbS QDs ที่ [PbAc 2 ]=0.05M (1), [PbAc 2 ]=0.01M (2), [PbAc 2 ]=0.02M

ตามรูป จากรูปที่ 14 จะเห็นได้ว่าที่ความเข้มข้นของเกลือตะกั่วที่เหมาะสมที่สุด (0.05 M) ขนาดอนุภาคมักจะไม่เติบโตอย่างคงที่ ในขณะที่ที่ความเข้มข้นของเกลือตะกั่วที่ 0.01 และ 0.02 M อนุภาคจะเติบโตเกือบเป็นเส้นตรง ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของเกลือตะกั่วในขั้นต้นส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อผลกระทบของขนาดของสารละลาย PbS QD

การสังเคราะห์จุดควอนตัมโดยอาศัยสารละลายที่เป็นของแข็งCDS- PbS

การสังเคราะห์จุดควอนตัมโดยอิงจากสารละลายของแข็งแทนที่มีแนวโน้มสูง เนื่องจากช่วยให้สามารถเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบและคุณสมบัติเชิงฟังก์ชันได้ในช่วงกว้าง จุดควอนตัมที่อิงจากสารละลายของแข็งทดแทนของโลหะคาลโคเจไนด์สามารถขยายขอบเขตการใช้งานได้อย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสารละลายของแข็งอิ่มตัวยิ่งยวดซึ่งค่อนข้างเสถียรเนื่องจากการกีดขวางทางจลนศาสตร์ เราไม่พบคำอธิบายของการทดลองเกี่ยวกับการสังเคราะห์จุดควอนตัมจากสารละลายที่เป็นของแข็งของโลหะคาลโคเจไนด์ในวรรณคดี

ในงานปัจจุบัน มีความพยายามเป็นครั้งแรกในการสังเคราะห์และศึกษาจุดควอนตัมจากสารละลายของแข็งที่อิ่มตัวยิ่งยวดของการแทนที่ CdS–PbS โดยการแทนที่ตะกั่วซัลไฟด์ เพื่อกำหนดคุณสมบัติของวัสดุ ได้ทำการทดลองหลายชุดเพื่อให้ได้จุดควอนตัมในส่วนผสมของปฏิกิริยาขององค์ประกอบต่อไปนี้ โมล/ลิตร: = 0.01; [PbAc 2 ] = 0.05; = 0.2; = 4; [TM] = 0.3. สูตรนี้ทำให้สามารถได้รับสารละลายที่เป็นของแข็งแทนที่อิ่มตัวยิ่งยวดที่มีปริมาณแคดเมียมซัลไฟด์ในองค์ประกอบตั้งแต่ 6 ถึง 8 โมล %

ในเวลาเดียวกัน ลำดับของการเทรีเอเจนต์ถูกกำหนดอย่างเข้มงวด: โซเดียมซิเตรตถูกเติมลงในสารละลายตะกั่วอะซิเตทในภาชนะแรกและตกตะกอนสีขาวซึ่งละลายได้ง่ายส่วนผสมจะถูกผสมอย่างทั่วถึงและเจือจางด้วยน้ำกลั่น . ในภาชนะที่สอง สารละลายแอมโมเนียในน้ำจะถูกเติมลงในสารละลายแคดเมียมคลอไรด์ ถัดไป สารละลายจะถูกผสมและเติมไธโอยูเรียลงไป ตั้งแต่เวลานี้จะเริ่มทำปฏิกิริยา สุดท้ายในฐานะสารเติมแต่งที่ทำให้เสถียรคือสารลดแรงตึงผิว praestol การทดลองดำเนินการที่อุณหภูมิ 298 K การกระตุ้นถูกดำเนินการในแสงยูวี

หลังจากเติม Praestol แล้ว สารละลายจะไม่เปลี่ยนสีอีกต่อไป ในบริเวณที่มองเห็นได้จะเรืองแสงเป็นสีน้ำตาล ในกรณีนี้ โซลูชันยังคงโปร่งใส เมื่อเปิดใช้งานด้วยแสงยูวี สารละลายจะเริ่มเรืองแสงเป็นสีเหลืองสดใส และหลังจากผ่านไป 5 นาที - สีเขียวสดใส

หลังจากผ่านไปสองสามชั่วโมง ตะกอนจะเริ่มก่อตัวและฟิล์มสีเทาก่อตัวขึ้นบนผนังของเครื่องปฏิกรณ์

การศึกษาขนาดอนุภาคดำเนินการกับเครื่องมือ Photocor Compact อินเทอร์เฟซของโปรแกรม DynaLS ที่มีฟังก์ชันสหสัมพันธ์และผลลัพธ์ของการประมวลผลแสดงในรูปที่ 3.7 และ 3.8 ตามลำดับ:

รูปที่ 3.7 อินเทอร์เฟซของโปรแกรม DynaLS เมื่อลบฟังก์ชันสหสัมพันธ์ของโซลูชัน QD ตาม CdS-PbS HRT

ข้าว. 3.8. ข้าว. 3.5 ผลลัพธ์ของการประมวลผลฟังก์ชันสหสัมพันธ์ของโซลูชัน QD ตาม CdS-PbS TRZ

ตามรูป 3.8. จะเห็นได้ว่าสารละลายประกอบด้วยอนุภาคที่มีรัศมี 1.8 นาโนเมตร (พีคที่ 2) และเกาะเป็นก้อนที่มีรัศมี 21.18 นาโนเมตร จุดสูงสุดที่ 1 สอดคล้องกับนิวเคลียสของเฟสใหม่ในสารละลาย ซึ่งหมายความว่าปฏิกิริยายังคงดำเนินต่อไป ด้วยเหตุนี้ พีคหมายเลข 4 และ 5 จึงแสดงขึ้นโดยมีข้อผิดพลาด เนื่องจากมีการเคลื่อนที่ของอนุภาคประเภทอื่นๆ นอกเหนือจากบราวเนียน

จากการวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้รับ สามารถพูดได้อย่างมั่นใจว่าวิธีไฮโดรเคมีสำหรับการสังเคราะห์จุดควอนตัมมีแนวโน้มสำหรับการผลิต ปัญหาหลักอยู่ที่การเลือกโคลงสำหรับรีเอเจนต์เริ่มต้นที่แตกต่างกัน ในกรณีนี้ สารลดแรงตึงผิว Praestol เหมาะที่สุดสำหรับสารละลายคอลลอยด์ของ TRZ ที่ใช้ CdS-PbS และ CT ที่มีตะกั่วซัลไฟด์ ในขณะที่ Trilon B เหมาะสมที่สุดสำหรับ CT ที่มีแคดเมียมซัลไฟด์

ความปลอดภัยในชีวิต

1. ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับความปลอดภัยในชีวิต

ความปลอดภัยในชีวิต (BZD) เป็นสาขาความรู้ทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคที่ศึกษาอันตรายและผลที่ไม่พึงประสงค์จากผลกระทบที่มีต่อมนุษย์และวัตถุของสิ่งแวดล้อม รูปแบบของการแสดงออกและวิธีการป้องกันพวกเขา

วัตถุประสงค์ของ BZD คือการลดความเสี่ยงของการเกิด รวมทั้งป้องกันอันตรายทุกประเภท (ธรรมชาติ ที่มนุษย์สร้างขึ้น สิ่งแวดล้อม มนุษย์) ที่คุกคามผู้คนในชีวิตประจำวัน ที่ทำงาน ในการเดินทาง ในสถานการณ์ฉุกเฉิน

สูตรพื้นฐานของ BJD คือการป้องกันและคาดการณ์อันตรายที่อาจเกิดขึ้นเมื่อบุคคลมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม

ดังนั้น BZD จึงแก้ไขงานหลักดังต่อไปนี้:

การระบุชนิด (การรับรู้และการหาปริมาณ) ผลกระทบด้านลบสิ่งแวดล้อม;

การป้องกันอันตรายหรือการป้องกันผลกระทบของปัจจัยลบต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม โดยพิจารณาจากการเปรียบเทียบต้นทุนและผลประโยชน์

การกำจัดผลกระทบด้านลบจากการสัมผัสกับปัจจัยที่เป็นอันตรายและเป็นอันตราย

การสร้างความปกติ นั่นคือ สภาวะแวดล้อมของมนุษย์ที่สะดวกสบาย

ในชีวิตของคนสมัยใหม่ สถานที่ที่เพิ่มมากขึ้นถูกครอบครองโดยปัญหาที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยในชีวิต ปัจจัยด้านลบมากมายของแหล่งกำเนิดของมนุษย์ (เสียง การสั่นสะเทือน การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ฯลฯ) ได้ถูกเพิ่มเข้าไปในปัจจัยที่เป็นอันตรายและเป็นอันตรายของแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ การเกิดขึ้นของวิทยาศาสตร์นี้เป็นความต้องการเชิงวัตถุของสังคมสมัยใหม่

ปัจจัยการผลิตที่เป็นอันตรายและเป็นอันตรายในห้องปฏิบัติการ

ตาม GOST 12.0.002-80 SSBT ปัจจัยการผลิตที่เป็นอันตรายเป็นปัจจัยที่มีผลกระทบต่อคนงานภายใต้เงื่อนไขบางประการสามารถนำไปสู่การเจ็บป่วย ประสิทธิภาพการทำงานลดลง และ (หรือ) ผลกระทบด้านลบต่อสุขภาพของลูกหลาน ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ปัจจัยที่เป็นอันตรายอาจกลายเป็นอันตรายได้

ปัจจัยการผลิตที่เป็นอันตรายคือปัจจัยที่มีผลกระทบต่อคนงานภายใต้เงื่อนไขบางประการทำให้เกิดการบาดเจ็บ พิษเฉียบพลัน หรือสุขภาพทรุดโทรมเฉียบพลันอื่นๆ หรือเสียชีวิตอย่างกะทันหัน

ตาม GOST 12.0.003-74 ปัจจัยการผลิตที่เป็นอันตรายและเป็นอันตรายทั้งหมดแบ่งออกเป็นกลุ่มต่อไปนี้ตามลักษณะของการกระทำ: ทางกายภาพ; เคมี; ทางชีวภาพ จิตสรีรวิทยา ในห้องปฏิบัติการที่ทำการศึกษามี SanPiN ทางกายภาพและเคมี 2.2.4.548-96

สารอันตราย

สารอันตรายคือสารที่เมื่อสัมผัสกับร่างกายมนุษย์แล้วสามารถทำให้เกิดการบาดเจ็บ โรค หรือความคลาดเคลื่อนในสภาวะสุขภาพ ตรวจพบโดยวิธีการที่ทันสมัย ​​ทั้งในกระบวนการสัมผัสและในชีวิตระยะยาวของสารนี้ และรุ่นต่อๆ ไป ตาม GOST 12.1.007-76 SSBT สารอันตรายแบ่งออกเป็นสี่ประเภทตามระดับของผลกระทบต่อร่างกาย:

ฉัน - สารมีอันตรายอย่างยิ่ง

II - สารอันตรายสูง

III – สารอันตรายปานกลาง

IV – สารอันตรายต่ำ

ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต (MAC) เป็นที่เข้าใจกันว่าความเข้มข้นขององค์ประกอบทางเคมีและสารประกอบในสิ่งแวดล้อมซึ่งภายใต้อิทธิพลประจำวันเป็นเวลานานในร่างกายมนุษย์ไม่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยาหรือโรคที่เกิดจากวิธีการวิจัยสมัยใหม่ที่ ตลอดชีวิตของคนรุ่นปัจจุบันและรุ่นต่อๆ ไป

เมื่อปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการของระบบออกไซด์จะใช้สารอันตรายตามที่ระบุไว้ในตาราง 4.1 เพื่อลดความเข้มข้นของไอระเหยในอากาศเปิดการระบายอากาศซึ่งช่วยลดเนื้อหาของสารอันตรายให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัยตาม GOST 12.1.005-88 SSBT

ตารางที่ 4.1 - กนง. ของสารอันตรายในอากาศของพื้นที่ทำงาน

โดยที่: + - การเชื่อมต่อเมื่อทำงานที่จำเป็น ความคุ้มครองพิเศษผิวหนังและดวงตา

แคดเมียมโดยไม่คำนึงถึงชนิดของสารประกอบจะสะสมอยู่ในตับและไตทำให้เกิดความเสียหาย ลดการทำงานของเอนไซม์ย่อยอาหาร

ตะกั่วเมื่อสะสมในร่างกายจะมีผลเสียต่อระบบประสาท โลหิตวิทยา ต่อมไร้ท่อ และสารก่อมะเร็ง รบกวนการทำงานของไต

ไธโอคาร์บาไมด์ทำให้เกิดการระคายเคืองผิวหนัง เป็นพิษต่อระบบภูมิคุ้มกันของระบบหัวใจและหลอดเลือด เช่นเดียวกับอวัยวะสืบพันธุ์

Trilon B อาจทำให้เกิดการระคายเคืองของผิวหนัง เยื่อเมือกของดวงตา และทางเดินหายใจ

โซเดียมไฮดรอกไซด์กัดกร่อนดวงตา ผิวหนัง และทางเดินหายใจ มีฤทธิ์กัดกร่อนหากกลืนกิน การสูดดมละอองลอยทำให้เกิดอาการบวมน้ำที่ปอด

กรดโอเลอิกเป็นพิษ มันมีผลยาเสพติดที่อ่อนแอ พิษเฉียบพลันและเรื้อรังที่อาจเกิดขึ้นกับการเปลี่ยนแปลงในเลือดและอวัยวะเม็ดเลือด, อวัยวะของระบบย่อยอาหาร, อาการบวมน้ำที่ปอด

การสังเคราะห์ผงจะดำเนินการในตู้ระบายอากาศซึ่งเป็นผลมาจากความเข้มข้นของอนุภาคใด ๆ ในอากาศของพื้นที่ทำงาน (ขนาดและธรรมชาติใด ๆ ) ที่ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของอากาศมีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ นอกจากนี้ยังใช้วิธีการ การคุ้มครองส่วนบุคคล: เสื้อผ้าพิเศษ; สำหรับการป้องกันระบบทางเดินหายใจ - เครื่องช่วยหายใจและผ้าพันแผลผ้าฝ้าย เพื่อปกป้องอวัยวะของการมองเห็น - แว่นตา; เพื่อปกป้องผิวหนังของมือ - ถุงมือยาง

พารามิเตอร์ปากน้ำ

ปากน้ำเป็นปัจจัยทางกายภาพที่ซับซ้อนของสภาพแวดล้อมภายในของสถานที่ซึ่งส่งผลต่อการแลกเปลี่ยนความร้อนของร่างกายและสุขภาพของมนุษย์ ตัวชี้วัดจุลภาค ได้แก่ อุณหภูมิ ความชื้น และความเร็วลม อุณหภูมิของพื้นผิวของโครงสร้างล้อมรอบ วัตถุ อุปกรณ์ ตลอดจนอนุพันธ์บางส่วน: การไล่ระดับอุณหภูมิอากาศตามแนวตั้งและแนวนอนของห้อง ความเข้มของการแผ่รังสีความร้อนจาก พื้นผิวภายใน

SanPiN 2.2.4.548-96 กำหนดค่าอุณหภูมิความชื้นสัมพัทธ์และความเร็วลมที่เหมาะสมและอนุญาตสำหรับพื้นที่ทำงานของสถานที่อุตสาหกรรมขึ้นอยู่กับความรุนแรงของงานที่ทำฤดูกาลของปีโดยคำนึงถึง ความร้อนส่วนเกิน ตามระดับของอิทธิพลที่มีต่อความเป็นอยู่ที่ดีของบุคคลและประสิทธิภาพการทำงาน สภาพจุลภาคแบ่งออกเป็นที่เหมาะสมที่สุด อนุญาต เป็นอันตรายและเป็นอันตราย

ตาม SanPiN 2.2.4.548-96 เงื่อนไขในห้องปฏิบัติการอยู่ในหมวดหมู่ของงาน Ib (งานที่มีความเข้มข้นของพลังงาน 140-174 W) ดำเนินการขณะนั่ง ยืนหรือเดิน และมาพร้อมกับความเครียดทางร่างกาย

พื้นที่ต่อคนงาน ข้อเท็จจริง / บรรทัดฐาน ม. 2 - 5 / 4.5

ปริมาณต่อคนงาน ข้อเท็จจริง / บรรทัดฐาน ม. 2 - 24/15

ค่าของตัวบ่งชี้ปากน้ำแสดงไว้ในตารางที่ 4.2

ในห้องปฏิบัติการทำงาน ไม่มีการเบี่ยงเบนจากตัวบ่งชี้สภาพอากาศที่เหมาะสมที่สุด การบำรุงรักษาพารามิเตอร์ปากน้ำนั้นจัดทำโดยระบบทำความร้อนและระบายอากาศ

การระบายอากาศ

การระบายอากาศ - การแลกเปลี่ยนอากาศในห้องเพื่อขจัดความร้อน ความชื้น อันตราย และสารอื่น ๆ ที่มากเกินไป เพื่อให้แน่ใจว่าสภาพอากาศที่ยอมรับได้และความบริสุทธิ์ของอากาศในพื้นที่ให้บริการหรือพื้นที่ทำงาน ตาม GOST 12.4.021-75 SSBT

ในห้องปฏิบัติการของภาควิชาเคมีกายภาพและเคมีคอลลอยด์ การระบายอากาศจะดำเนินการด้วยวิธีธรรมชาติ (ผ่านหน้าต่างและประตู) และวิธีทางกล (หมวกคลุม โดยอยู่ภายใต้กฎอนามัย สิ่งแวดล้อม และความปลอดภัยจากอัคคีภัย)

เนื่องจากการทำงานกับสารอันตรายทั้งหมดเกิดขึ้นในตู้ดูดควัน เราจึงคำนวณการระบายอากาศ สำหรับการคำนวณโดยประมาณ ปริมาณอากาศที่ต้องการจะใช้ตามอัตราแลกเปลี่ยนอากาศ (K p) ตามสูตร 2.1:

โดยที่ V คือปริมาตรของห้อง m 3;

L - ผลผลิตรวม m 3 / h

อัตราแลกเปลี่ยนอากาศแสดงจำนวนครั้งต่อชั่วโมงที่อากาศในห้องเปลี่ยนแปลง ค่าของ K p มักจะเป็น 1-10 แต่สำหรับการระบายอากาศของตู้ดูดควัน ตัวเลขนี้สูงกว่ามาก พื้นที่ตู้ครอบครอง 1.12 ม. 2 (ยาว 1.6 ม. กว้าง 0.7 ม. สูง (ส.) 2.0 ม. จากนั้นปริมาตรของตู้หนึ่งตู้โดยคำนึงถึงท่ออากาศ (1.5) จะเท่ากับ:

V \u003d 1.12 ∙ 2+ 1.5 \u003d 3.74 ม. 3

เนื่องจากห้องปฏิบัติการมีตู้ดูดควัน 4 ตู้ ปริมาตรรวมจะเป็น 15 ลูกบาศก์เมตร

จากข้อมูลหนังสือเดินทางเราพบว่าพัดลม OSTBERG RFE 140 SKU ที่มีความจุ 320 ม. 3 / ชม. ใช้แรงดันไฟฟ้า 230V สำหรับเครื่องดูดควัน เมื่อทราบประสิทธิภาพแล้ว จึงสามารถกำหนดอัตราแลกเปลี่ยนอากาศได้ง่ายโดยใช้สูตร 4.1:

ชั่วโมง -1

อัตราการแลกเปลี่ยนอากาศของตู้ดูดควัน 1 ตู้คือ 85.56

เสียงรบกวนคือความผันผวนแบบสุ่มของลักษณะทางกายภาพต่างๆ โดยมีลักษณะเฉพาะด้วยความซับซ้อนของโครงสร้างชั่วขณะและสเปกตรัม ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของมลภาวะทางกายภาพของสิ่งแวดล้อม การปรับตัวซึ่งเป็นไปไม่ได้ทางร่างกาย เสียงรบกวนที่เกินระดับหนึ่งจะเพิ่มการหลั่งของฮอร์โมน

ระดับเสียงรบกวนที่อนุญาตคือระดับที่ไม่ก่อให้เกิดความวิตกกังวลอย่างมีนัยสำคัญและการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในตัวบ่งชี้สถานะการทำงานของระบบและเครื่องวิเคราะห์ที่ไวต่อเสียงรบกวน

ระดับความดันเสียงที่อนุญาตขึ้นอยู่กับความถี่เสียงตาม GOST 12.1.003-83 SSBT แสดงไว้ในตารางที่ 4.3

ตารางที่ 4.3 - ระดับความดันเสียงที่อนุญาตในแถบความถี่อ็อกเทฟและระดับเสียงเทียบเท่าในที่ทำงาน

การป้องกันเสียงรบกวน ตาม SNiP 23-03-2003 ควรมีไว้โดยการพัฒนาอุปกรณ์ป้องกันเสียงรบกวน การใช้วิธีการและวิธีการป้องกันโดยรวม การใช้วิธีการและวิธีการป้องกันแบบรวม การใช้อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล ซึ่งจำแนกโดยละเอียดใน GOST 12.1.003-83 SSBT

แหล่งที่มาของเสียงรบกวนคงที่ในห้องปฏิบัติการคือการทำงานของตู้ดูดควัน ระดับเสียงประมาณ 45 เดซิเบล นั่นคือ ไม่เกินมาตรฐานที่กำหนด

แสงสว่าง

การส่องสว่างเป็นปริมาณการส่องสว่างที่เท่ากับอัตราส่วนของฟลักซ์การส่องสว่างที่ตกลงบนพื้นที่ผิวเล็กๆ ต่อพื้นที่ของมัน แสงสว่างถูกควบคุมตาม SP 52.13330.2011

แสงอุตสาหกรรมคือ:

เป็นธรรมชาติ(เนื่องจากแสงแดดส่องโดยตรงและแสงที่กระจัดกระจายบนท้องฟ้า ซึ่งจะแตกต่างกันไปตามละติจูดทางภูมิศาสตร์ ช่วงเวลาของวัน ระดับของเมฆมาก ความโปร่งใสของบรรยากาศ ฤดู ปริมาณน้ำฝน ฯลฯ)

เทียม(สร้างโดยแหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์) ใช้ในกรณีที่ไม่มีหรือไม่มีแสงธรรมชาติ แสงประดิษฐ์ที่สมเหตุสมผลควรจัดให้มีสภาวะปกติสำหรับการทำงานโดยใช้เงินทุน วัสดุ และไฟฟ้าที่ยอมรับได้

ใช้เมื่อมีแสงธรรมชาติไม่เพียงพอ แสงแบบรวม (รวม). ด้านหลังเป็นแสงที่ใช้แสงธรรมชาติและแสงประดิษฐ์พร้อมกันในช่วงเวลากลางวัน

ในห้องปฏิบัติการเคมี มีหน้าต่างด้านเดียวให้แสงธรรมชาติส่องเข้ามา แสงธรรมชาติไม่เพียงพอ ดังนั้นจึงใช้แสงประดิษฐ์ มีให้โดยหลอด OSRAM L 30 จำนวน 8 ดวง ให้แสงสว่างในห้องปฏิบัติการที่เหมาะสมที่สุดด้วยแสงแบบผสม

ความปลอดภัยด้านไฟฟ้า

ตาม GOST 12.1.09-76 SSBT ความปลอดภัยทางไฟฟ้าเป็นระบบของมาตรการขององค์กรและทางเทคนิคและหมายถึงการปกป้องผู้คนจากผลกระทบที่เป็นอันตรายและอันตรายของกระแสไฟฟ้าอาร์คไฟฟ้าสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและไฟฟ้าสถิตย์

ในห้องปฏิบัติการเคมี แหล่งที่มาของความเสียหาย ไฟฟ้าช็อตเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้า - เครื่องกลั่น, เทอร์โมสตัท, เตาไฟฟ้า, ตาชั่งอิเล็กทรอนิกส์, เต้ารับไฟฟ้า ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยทั่วไปสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้า รวมถึงอุปกรณ์คอมพิวเตอร์แบบฝัง กำหนดขึ้นโดย GOST R 52319-2005

กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านร่างกายมนุษย์มีผลกระทบประเภทต่อไปนี้: ความร้อน, อิเล็กโทรไลต์, เครื่องกล, ชีวภาพ เพื่อป้องกันไฟฟ้าช็อตในการติดตั้งระบบไฟฟ้าต้องใช้วิธีการทางเทคนิคและวิธีการป้องกันตาม GOST 12.1.030-81 SSBT

ตามกฎสำหรับการติดตั้งการติดตั้งระบบไฟฟ้าของ PUE สถานที่ทั้งหมดแบ่งออกเป็นสามประเภทที่เกี่ยวข้องกับอันตรายจากไฟฟ้าช็อตต่อผู้คน: ไม่มีอันตรายเพิ่มขึ้น ด้วยความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้น อันตรายอย่างยิ่ง

ห้องปฏิบัติการอยู่ในหมวดหมู่ - โดยไม่มีอันตรายเพิ่มขึ้น เพื่อป้องกันไฟฟ้าช็อตในการติดตั้งระบบไฟฟ้า ต้องใช้วิธีการทางเทคนิคและวิธีการป้องกัน

ความปลอดภัยจากอัคคีภัย

ตาม GOST 12.1.004-91 SSBT ไฟไหม้เป็นกระบวนการเผาไหม้ที่ไม่สามารถควบคุมได้ซึ่งมีลักษณะโดยความเสียหายทางสังคมและ / หรือทางเศรษฐกิจอันเป็นผลมาจากการสัมผัสกับผู้คนและ / หรือทรัพย์สินทางวัตถุของการสลายตัวทางความร้อนและ / หรือปัจจัยการเผาไหม้ที่เกิดขึ้นภายนอก เน้นพิเศษเช่นเดียวกับสารดับเพลิงที่ใช้

สาเหตุของเพลิงไหม้ในห้องปฏิบัติการที่อาจเกิดขึ้น ได้แก่ การละเมิดกฎความปลอดภัย อุปกรณ์ไฟฟ้าทำงานผิดปกติ สายไฟ ฯลฯ

ตาม NPB 105-03 สถานที่จัดอยู่ในประเภท "B1" เช่น อันตรายจากไฟไหม้ ซึ่งมีของเหลวไวไฟและเผาไหม้ช้า สารและวัสดุที่เผาไหม้ช้า พลาสติกที่สามารถเผาไหม้ได้เท่านั้น ตาม SNiP 21-01-97 อาคารมีระดับความต้านทานไฟ II

ในกรณีเกิดเพลิงไหม้ จะมีการจัดเตรียมเส้นทางอพยพเพื่อให้แน่ใจว่ามีการอพยพผู้คนอย่างปลอดภัย ความสูงของส่วนแนวนอนของเส้นทางหลบหนีต้องมีอย่างน้อย 2 ม. ความกว้างของส่วนแนวนอนของเส้นทางหลบหนีต้องมีอย่างน้อย 1.0 ม. เส้นทางหลบหนีมีไฟส่องสว่าง

ห้องปฏิบัติการปฏิบัติตามกฎความปลอดภัยจากอัคคีภัยทั้งหมดตามข้อบังคับที่มีอยู่

เหตุฉุกเฉิน

ตาม GOST R 22.0.05-97 สถานการณ์ฉุกเฉิน (ES) เป็นสถานการณ์ที่ไม่คาดคิดและฉับพลันในอาณาเขตบางแห่งหรือสิ่งอำนวยความสะดวกทางเศรษฐกิจอันเป็นผลมาจากอุบัติเหตุภัยพิบัติที่มนุษย์สร้างขึ้นซึ่งอาจนำไปสู่การบาดเจ็บล้มตายของมนุษย์ความเสียหายต่อ สุขภาพของมนุษย์หรือสิ่งแวดล้อม การสูญเสียวัตถุ และการละเมิดสภาพความเป็นอยู่ของมนุษย์

ในห้องปฏิบัติการเคมี สาเหตุของเหตุฉุกเฉินดังต่อไปนี้เป็นไปได้:

การละเมิดกฎความปลอดภัย

การจุดไฟของเครื่องใช้ไฟฟ้า

การละเมิดฉนวนของอุปกรณ์ไฟฟ้า

ในการเชื่อมโยงกับสาเหตุที่เป็นไปได้ของเหตุฉุกเฉินในห้องปฏิบัติการ ได้รวบรวมตารางที่ 4.4 ของภาวะฉุกเฉินที่อาจเกิดขึ้นได้

วิธีป้องกันเหตุฉุกเฉินที่อาจเกิดขึ้นได้คือการบรรยายสรุปเกี่ยวกับความปลอดภัยและพฤติกรรมในกรณีฉุกเฉินอย่างสม่ำเสมอ การตรวจสอบการเดินสายไฟฟ้าเป็นประจำ มีแผนอพยพ

ตารางที่ 4.4 - สถานการณ์ฉุกเฉินที่อาจเกิดขึ้นในห้องปฏิบัติการ

เหตุฉุกเฉินที่เป็นไปได้	สาเหตุ	มาตรการขจัดเหตุฉุกเฉิน
ไฟฟ้าช็อต	การละเมิดกฎความปลอดภัยในการทำงานกับกระแสไฟฟ้า การละเมิดความสมบูรณ์ของฉนวนอันเป็นผลมาจากอายุของวัสดุฉนวน	ปิดไฟฟ้าด้วยสวิตช์ทั่วไป เรียกเหยื่อ รถพยาบาล; ให้การปฐมพยาบาลหากจำเป็น รายงานเหตุการณ์ไปยังพนักงานที่รับผิดชอบอุปกรณ์เพื่อกำหนดสาเหตุของเหตุฉุกเฉิน
ไฟไหม้ในห้องปฏิบัติการ	การละเมิดอุปกรณ์ป้องกันอัคคีภัย ไฟฟ้าลัดวงจร;	ยกเลิกการจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ที่ทำงานในห้องปฏิบัติการ เรียกหน่วยดับเพลิงเริ่มดับไฟด้วยเครื่องดับเพลิง รายงานเหตุการณ์ไปยังพนักงานที่รับผิดชอบอุปกรณ์เพื่อกำหนดสาเหตุของเหตุฉุกเฉิน

บทสรุปในส่วนของ BJD

ในส่วนความปลอดภัยในชีวิต พิจารณาปัจจัยต่อไปนี้:

พารามิเตอร์ microclimate สอดคล้องกับเอกสารกำกับดูแลและสร้างเงื่อนไขที่สะดวกสบายในห้องปฏิบัติการเคมี

ความเข้มข้นของสารอันตรายในอากาศของห้องปฏิบัติการเมื่อได้รับฟิล์ม chalcogenide เป็นไปตามมาตรฐานด้านสุขอนามัย ห้องปฏิบัติการมีวิธีการป้องกันส่วนบุคคลและส่วนรวมที่จำเป็นทั้งหมดจากอิทธิพลของสารอันตราย

การคำนวณระบบระบายอากาศของตู้ดูดควันตามพัดลม OSTBERG RFE 140 SKU ที่มีความจุ -320 ม. 3 / ชม. แรงดันไฟฟ้า -230 V ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเป็นไปได้ในการลดผลกระทบที่เป็นอันตรายของสารเคมีใน มนุษย์และตามข้อมูลที่คำนวณได้ให้อัตราแลกเปลี่ยนอากาศที่เพียงพอ - 86;

เสียงรบกวนในที่ทำงานเป็นไปตามบรรทัดฐานมาตรฐาน

การส่องสว่างในห้องปฏิบัติการที่เพียงพอนั้นเกิดจากการใช้แสงประดิษฐ์เป็นหลัก

ตามอันตรายจากไฟฟ้าช็อต ห้องปฏิบัติการเคมีอยู่ในสถานที่โดยไม่มีอันตรายเพิ่มขึ้น ชิ้นส่วนที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านของอุปกรณ์ที่ใช้ทั้งหมดเป็นฉนวนและต่อสายดิน

พิจารณาถึงอันตรายจากไฟไหม้ของห้องปฏิบัติการนี้ด้วย ในกรณีนี้สามารถจัดเป็นหมวดหมู่ "B1" ระดับการทนไฟคือ II

เพื่อป้องกันเหตุฉุกเฉิน Ural Federal University ดำเนินการบรรยายสรุปกับผู้ที่รับผิดชอบในการรับรองความปลอดภัยของเจ้าหน้าที่และนักศึกษาอย่างสม่ำเสมอ ตัวอย่างกรณีฉุกเฉิน ไฟฟ้าช็อตได้รับการพิจารณาในกรณีที่อุปกรณ์ไฟฟ้าชำรุด

ช่วงเวลาดีๆ ของวัน Khabraziteli! ฉันคิดว่าหลายคนสังเกตเห็นว่าโฆษณาสำหรับจอแสดงผลที่ใช้เทคโนโลยีควอนตัมดอทมากขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งเรียกว่าจอแสดงผล QD - LED (QLED) เริ่มปรากฏขึ้นแม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าในขณะนี้เป็นเพียงการตลาดก็ตาม เช่นเดียวกับ LED TV และ Retina นี่คือเทคโนโลยีจอภาพ LCD ที่ใช้ LED ควอนตัมดอทเป็นแบ็คไลท์

ผู้รับใช้ที่อ่อนน้อมถ่อมตนของคุณยังคงตัดสินใจค้นหาว่าจุดควอนตัมคืออะไรและกินกับอะไร

แทนการแนะนำตัว

จุดควอนตัม- ชิ้นส่วนของตัวนำหรือเซมิคอนดักเตอร์ที่มีตัวพาประจุ (อิเล็กตรอนหรือรู) ถูกจำกัดในพื้นที่ทั้งสามมิติ ขนาดของจุดควอนตัมต้องเล็กมากจนเอฟเฟกต์ควอนตัมมีความสำคัญ สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้หากพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนมากกว่าระดับพลังงานอื่นๆ อย่างเห็นได้ชัด อย่างแรกเลย มันมากกว่าอุณหภูมิที่แสดงในหน่วยพลังงาน จุดควอนตัมถูกสังเคราะห์ขึ้นครั้งแรกในช่วงต้นทศวรรษ 1980 โดย Alexei Ekimov ในเมทริกซ์แก้วและ Louis E. Brus ในสารละลายคอลลอยด์ คำว่า "จุดควอนตัม" ถูกสร้างขึ้นโดย Mark Reed

สเปกตรัมพลังงานของจุดควอนตัมไม่ต่อเนื่อง และระยะห่างระหว่างระดับพลังงานคงที่ของตัวพาประจุขึ้นอยู่กับขนาดของจุดควอนตัมเองเป็น - ħ/(2md^2) โดยที่:

1. ħ คือค่าคงที่พลังค์ที่ลดลง
2. d คือขนาดของจุดที่มีลักษณะเฉพาะ
3. m คือมวลที่มีประสิทธิภาพของอิเล็กตรอนที่จุดหนึ่ง

พูดง่ายๆ คือ จุดควอนตัมคือสารกึ่งตัวนำ ลักษณะไฟฟ้าซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดและรูปร่างของมัน

ตัวอย่างเช่น เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปยังระดับพลังงานที่ต่ำกว่า โฟตอนจะถูกปล่อยออกมา เนื่องจากสามารถควบคุมขนาดของจุดควอนตัมได้ จึงสามารถเปลี่ยนพลังงานของโฟตอนที่ปล่อยออกมาได้ ซึ่งหมายถึงการเปลี่ยนสีของแสงที่ปล่อยออกมาจากจุดควอนตัม

ประเภทของจุดควอนตัม

มีสองประเภท:

• จุดควอนตัม epitaxial;
• จุดควอนตัมคอลลอยด์

อันที่จริงพวกมันถูกตั้งชื่อตามวิธีการผลิต ฉันจะไม่พูดถึงรายละเอียดเนื่องจากคำศัพท์ทางเคมีจำนวนมาก (Google เพื่อช่วย) ฉันจะเพิ่มด้วยความช่วยเหลือของการสังเคราะห์คอลลอยด์เท่านั้นจึงเป็นไปได้ที่จะได้รับนาโนคริสตัลที่เคลือบด้วยชั้นของโมเลกุลที่ดูดซับบนพื้นผิว ดังนั้น พวกมันจึงสามารถละลายได้ในตัวทำละลายอินทรีย์ หลังจากการดัดแปลงในตัวทำละลายชนิดมีขั้วด้วย

การสร้างจุดควอนตัม

โดยปกติจุดควอนตัมคือคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งรับรู้ถึงเอฟเฟกต์ควอนตัม อิเล็กตรอนในผลึกดังกล่าวให้ความรู้สึกเหมือนอยู่ในหลุมที่มีศักยภาพสามมิติและมีระดับพลังงานคงที่หลายระดับ ดังนั้น เมื่อเคลื่อนที่จากระดับหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง จุดควอนตัมสามารถปล่อยโฟตอนออกมาได้ ด้วยเหตุนี้ ทรานซิชันจึงควบคุมได้ง่ายโดยการเปลี่ยนขนาดของคริสตัล นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะโยนอิเล็กตรอนไปที่ระดับพลังงานสูงและรับรังสีจากการเปลี่ยนแปลงระหว่างระดับที่ต่ำกว่าและด้วยเหตุนี้เราจึงได้รับการเรืองแสง แท้จริงแล้วมันคือการสังเกต ปรากฏการณ์นี้และทำหน้าที่เป็นการสังเกตจุดควอนตัมครั้งแรก

ตอนนี้เกี่ยวกับการแสดงผล

ประวัติของจอแสดงผลแบบเต็มรูปแบบเริ่มต้นขึ้นในเดือนกุมภาพันธ์ 2011 เมื่อ Samsung Electronics นำเสนอการพัฒนาจอแสดงผลแบบสีเต็มรูปแบบโดยใช้จุดควอนตัม QLED มันเป็นจอแสดงผลขนาด 4 นิ้วที่ขับเคลื่อนด้วยแอกทีฟเมทริกซ์เช่น ควอนตัมดอทพิกเซลแต่ละสีสามารถเปิดและปิดได้ด้วยทรานซิสเตอร์แบบฟิล์มบาง

ในการสร้างต้นแบบ จะใช้ชั้นของสารละลายควอนตัมดอทกับแผ่นซิลิกอนและพ่นตัวทำละลาย หลังจากนั้น แสตมป์ยางที่มีพื้นผิวหวีจะถูกกดลงในชั้นของจุดควอนตัม แยกและประทับลงบนแก้วหรือพลาสติกที่มีความยืดหยุ่น นี่คือวิธีที่แถบของจุดควอนตัมวางอยู่บนพื้นผิว ในการแสดงสี แต่ละพิกเซลจะมีพิกเซลย่อยสีแดง สีเขียว หรือสีน้ำเงิน ดังนั้นสีเหล่านี้จึงใช้ความเข้มต่างกันเพื่อให้ได้เฉดสีให้ได้มากที่สุด

ขั้นตอนต่อไปในการพัฒนาคือการตีพิมพ์บทความโดยนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งอินเดียในบังกาลอร์ เมื่ออธิบายจุดควอนตัมว่าเรืองแสงไม่เพียงแต่ในสีส้ม แต่ยังอยู่ในช่วงจากสีเขียวเข้มถึงสีแดง

ทำไม LCD ถึงแย่ลง?

ความแตกต่างหลักระหว่างจอแสดงผล QLED และ LCD คือจอแสดงผลแบบหลังสามารถครอบคลุมช่วงสีได้เพียง 20-30% เท่านั้น นอกจากนี้ ในทีวี QLED ไม่จำเป็นต้องใช้เลเยอร์ที่มีฟิลเตอร์แสง เนื่องจากคริสตัลเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากับพวกมัน จะปล่อยแสงด้วยความยาวคลื่นที่กำหนดไว้อย่างดีเสมอ และด้วยเหตุนี้จึงมีค่าสีเท่ากัน

นอกจากนี้ยังมีข่าวเกี่ยวกับการขายจอคอมพิวเตอร์ควอนตัมดอทในประเทศจีนอีกด้วย เสียดายไม่มีโอกาสได้ไปดูด้วยตาตัวเองไม่เหมือนทีวี

ป.ล.เป็นที่น่าสังเกตว่าขอบเขตของจุดควอนตัมไม่ จำกัด เฉพาะ LED - จอภาพสามารถใช้ในทรานซิสเตอร์ภาคสนาม, โฟโตเซลล์, ไดโอดเลเซอร์, พวกเขายังได้รับการศึกษาความเป็นไปได้ของการใช้ยาเหล่านี้ในการแพทย์ และการคำนวณควอนตัม

ป.ล.ถ้าเราพูดถึงความคิดเห็นส่วนตัวของฉัน ฉันเชื่อว่าพวกเขาจะไม่ได้รับความนิยมในอีก 10 ปีข้างหน้า ไม่ใช่เพราะพวกเขาไม่ค่อยรู้จัก แต่เพราะราคาสำหรับจอแสดงผลเหล่านี้สูงเกินไป แต่ฉันก็ยังหวังว่าคะแนนควอนตัม จะพบการประยุกต์ใช้ในการแพทย์และจะใช้ไม่เพียงเพื่อเพิ่มผลกำไร แต่ยังเพื่อจุดประสงค์ที่ดี

วิธีการทางสเปกโตรสโกปีมากมายที่ปรากฏในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 - กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและแรงอะตอม, สเปกโทรสโกปีเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์, แมสสเปกโตรเมตรี - ดูเหมือนว่าจะส่งกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแบบดั้งเดิมไปสู่การเกษียณอายุเมื่อนานมาแล้ว อย่างไรก็ตามการใช้ปรากฏการณ์การเรืองแสงอย่างเชี่ยวชาญช่วยยืดอายุของ "ทหารผ่านศึก" ได้มากกว่าหนึ่งครั้ง บทความนี้จะพูดถึง จุดควอนตัม(นาโนคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์เรืองแสง) ซึ่งส่งพลังใหม่เข้าไปในกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลและทำให้สามารถมองข้ามขีดจำกัดการเลี้ยวเบนที่ฉาวโฉ่ คุณสมบัติทางกายภาพที่เป็นเอกลักษณ์ของจุดควอนตัมทำให้เหมาะสำหรับการลงทะเบียนวัตถุทางชีวภาพที่มีหลายสีที่ละเอียดอ่อนเป็นพิเศษ เช่นเดียวกับการวินิจฉัยทางการแพทย์

บทความนี้ให้แนวคิดเกี่ยวกับหลักการทางกายภาพที่กำหนดคุณสมบัติเฉพาะของจุดควอนตัม แนวคิดหลักและโอกาสสำหรับการใช้นาโนคริสตัล และพูดถึงความสำเร็จที่ประสบความสำเร็จในการประยุกต์ใช้ในด้านชีววิทยาและการแพทย์ บทความนี้อ้างอิงจากผลการวิจัยที่ดำเนินการใน ปีที่แล้วณ ห้องปฏิบัติการอณูชีวฟิสิกส์ สถาบันชีวเคมี มม. Shemyakin และ Yu.A. Ovchinnikov ร่วมกับ University of Reims และ Belarusian State University มีเป้าหมายเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีไบโอมาร์คเกอร์รุ่นใหม่สำหรับการวินิจฉัยทางคลินิกในด้านต่างๆ รวมถึงโรคมะเร็งและโรคภูมิต้านตนเอง ตลอดจนการสร้างนาโนเซนเซอร์ชนิดใหม่สำหรับการลงทะเบียนพร้อมกันของ พารามิเตอร์ทางชีวการแพทย์มากมาย ผลงานต้นฉบับได้รับการตีพิมพ์ใน The Nature; บทความนี้มีพื้นฐานมาจากการสัมมนาครั้งที่สองของสภานักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ของ IBCh RAS. - เอ็ด

ส่วนที่ 1 ทฤษฎี

รูปที่ 1 ระดับพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องในนาโนคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ "ของแข็ง" ( ซ้าย) มีวาเลนซ์แบนด์และแถบการนำไฟฟ้าคั่นด้วยช่องว่างของวง เช่น. นาโนคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ ( ด้านขวา) มีลักษณะเฉพาะด้วยระดับพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งคล้ายกับระดับพลังงานของอะตอมเดี่ยว ในนาโนคริสตัล เช่นเป็นหน้าที่ของขนาด: การเพิ่มขนาดของนาโนคริสตัลจะทำให้การลดลง เช่น.

การลดขนาดอนุภาคทำให้เกิดคุณสมบัติที่ผิดปกติอย่างมากของวัสดุที่ทำขึ้น สาเหตุของสิ่งนี้คือผลกระทบทางกลควอนตัมที่เกิดขึ้นเมื่อการเคลื่อนที่ของตัวพาประจุถูกจำกัดเชิงพื้นที่: พลังงานของตัวพาในกรณีนี้จะแยกออกจากกัน และจำนวนระดับพลังงานตามที่กลศาสตร์ควอนตัมสอนนั้น ขึ้นอยู่กับขนาดของ "หลุมที่มีศักยภาพ" ความสูงของสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้น และมวลของตัวพาประจุ การเพิ่มขนาดของ "หลุม" จะทำให้จำนวนระดับพลังงานเพิ่มขึ้น ซึ่งในขณะเดียวกันก็ใกล้ชิดกันมากขึ้นจนกว่าจะรวมเข้าด้วยกัน และสเปกตรัมพลังงานจะกลายเป็น "ต่อเนื่อง" (รูปที่ 1) การเคลื่อนที่ของตัวพาประจุสามารถถูกจำกัดด้วยพิกัดเดียว (สร้างฟิล์มควอนตัม) ตามพิกัดสองทาง (สายควอนตัมหรือฟิลาเมนต์) หรือตามทั้งสามทิศทาง ซึ่งจะเป็น จุดควอนตัม(ซีที).

นาโนคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์เป็นโครงสร้างขั้นกลางระหว่างกลุ่มโมเลกุลและวัสดุที่ "แข็ง" ขอบเขตระหว่างโมเลกุล นาโนคริสตัลไลน์ และวัสดุที่เป็นของแข็งไม่ได้กำหนดไว้อย่างชัดเจน อย่างไรก็ตาม ช่วง 100 ÷ 10,000 อะตอมต่ออนุภาคสามารถพิจารณาได้ว่าเป็น "ขีดจำกัดบน" ของนาโนคริสตัลอย่างคร่าวๆ ขีด จำกัด บนสอดคล้องกับขนาดที่ช่วงเวลาระหว่างระดับพลังงานเกินพลังงานของการสั่นสะเทือนจากความร้อน kT (kคือค่าคงที่โบลต์ซมันน์ ตู่- อุณหภูมิ) เมื่อผู้ให้บริการชาร์จกลายเป็นมือถือ

มาตราส่วนความยาวตามธรรมชาติสำหรับบริเวณที่ตื่นเต้นทางอิเล็กทรอนิกส์ในเซมิคอนดักเตอร์ "ต่อเนื่อง" ถูกกำหนดโดยรัศมี exciton ของ Bohr xซึ่งขึ้นอยู่กับความแรงของปฏิกิริยาคูลอมบ์ระหว่างอิเล็กตรอน ( อี) และ รู (ชม.). ในนาโนคริสตัล ลำดับของขนาด a x ขนาดตัวเองเริ่มมีอิทธิพลต่อการกำหนดค่าของคู่ e–hและด้วยเหตุนี้ขนาดของ exciton ปรากฎว่าในกรณีนี้พลังงานอิเล็กทรอนิกส์ถูกกำหนดโดยตรงโดยขนาดของนาโนคริสตัล - ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "เอฟเฟกต์การกักขังควอนตัม" เมื่อใช้เอฟเฟกต์นี้ เราสามารถควบคุมช่องว่างแถบนาโนคริสตัล ( เช่น) เพียงแค่เปลี่ยนขนาดอนุภาค (ตารางที่ 1)

คุณสมบัติเฉพาะของจุดควอนตัม

ในฐานะที่เป็นวัตถุทางกายภาพ จุดควอนตัมเป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่าเป็นรูปแบบหนึ่งที่พัฒนาขึ้นอย่างเข้มข้นในปัจจุบัน heterostructures. คุณลักษณะของจุดควอนตัมในรูปของนาโนคริสตัลคอลลอยด์คือแต่ละจุดเป็นวัตถุที่แยกได้และเคลื่อนที่ได้ในตัวทำละลาย นาโนคริสตัลดังกล่าวสามารถใช้เพื่อสร้างกลุ่มต่างๆ ลูกผสม เลเยอร์ที่ได้รับคำสั่ง ฯลฯ บนพื้นฐานขององค์ประกอบของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และออปโตอิเล็กทรอนิกส์ หัววัด และเซ็นเซอร์สำหรับการวิเคราะห์ในไมโครโวลูมของสาร เซ็นเซอร์ระดับนาโนฟลูออเรสเซนต์ต่างๆ เคมีลูมิเนสเซนต์ และโฟโตอิเล็กโทรเคมี ถูกสร้างขึ้น

สาเหตุของการแทรกซึมอย่างรวดเร็วของนาโนคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ในสาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีต่างๆ คือลักษณะทางแสงที่เป็นเอกลักษณ์:

• พีคเรืองแสงสมมาตรแคบ (ตรงกันข้ามกับสีย้อมอินทรีย์ซึ่งมีลักษณะเป็น "หาง" ที่มีความยาวคลื่นยาว รูปที่ 2 ซ้าย) ซึ่งตำแหน่งถูกควบคุมโดยการเลือกขนาดนาโนคริสตัลและองค์ประกอบของมัน (รูปที่ 3)
• แถบกระตุ้นที่กว้างซึ่งทำให้สามารถกระตุ้นนาโนคริสตัลที่มีสีต่างกันได้ด้วยแหล่งกำเนิดรังสีเดียว (รูปที่ 2 ซ้าย). ข้อได้เปรียบนี้เป็นพื้นฐานในการสร้างระบบการเข้ารหัสหลายสี
• ความสว่างของหลอดฟลูออเรสเซนต์สูงกำหนดโดยค่าการสูญพันธุ์สูงและผลผลิตควอนตัมสูง (สูงถึง 70% สำหรับนาโนคริสตัล CdSe/ZnS)
• ความคงตัวของแสงสูงเป็นพิเศษ (รูปที่ 2, ด้านขวา) ซึ่งช่วยให้สามารถใช้แหล่งกระตุ้นพลังงานสูงได้

รูปที่ 2 คุณสมบัติทางสเปกตรัมของจุดควอนตัมแคดเมียม-ซีลีเนียม (CdSe) ซ้าย:นาโนคริสตัลที่มีสีต่างกันสามารถถูกกระตุ้นโดยแหล่งเดียว (ลูกศรแสดงถึงการกระตุ้นด้วยเลเซอร์อาร์กอนที่มีความยาวคลื่น 488 นาโนเมตร) สิ่งที่ใส่เข้าไปแสดงให้เห็นการเรืองแสงของผลึกนาโน CdSe/ZnS ที่มีขนาดต่างกัน (และตามสี) ที่ตื่นเต้นด้วยแหล่งกำเนิดแสงเดียว (หลอด UV) ด้านขวา:จุดควอนตัมสามารถถ่ายภาพได้มากเมื่อเทียบกับสีย้อมทั่วไปอื่นๆ ซึ่งถูกทำลายอย่างรวดเร็วภายใต้ลำแสงของหลอดปรอทในกล้องจุลทรรศน์เรืองแสง

รูปที่ 3 คุณสมบัติของจุดควอนตัมจากวัสดุต่างๆ ข้างบน:ช่วงการเรืองแสงของผลึกนาโนที่ทำจากวัสดุที่แตกต่างกัน ล่าง:จุดควอนตัม CdSe ที่มีขนาดต่างๆ ครอบคลุมช่วงที่มองเห็นได้ทั้งหมด 460–660 นาโนเมตร ล่างขวา:แบบแผนของจุดควอนตัมที่เสถียร โดยที่ "แกนกลาง" ถูกปกคลุมด้วยเปลือกเซมิคอนดักเตอร์และชั้นพอลิเมอร์ป้องกัน

เทคโนโลยีการผลิต

การสังเคราะห์นาโนคริสตัลทำได้โดยการฉีดสารตั้งต้นอย่างรวดเร็วเข้าไปในตัวกลางของปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูง (300–350 °C) และการเจริญเติบโตช้าของผลึกนาโนที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ (250–300 °C) ในโหมดการสังเคราะห์ "การโฟกัส" อัตราการเติบโตของอนุภาคขนาดเล็กจะสูงกว่าอัตราการเติบโตของอนุภาคขนาดใหญ่ อันเป็นผลมาจากการแพร่กระจายในขนาดนาโนคริสตัลลดลง , .

เทคโนโลยีการสังเคราะห์ที่ควบคุมได้ทำให้สามารถควบคุมรูปร่างของอนุภาคนาโนได้โดยใช้แอนไอโซโทรปีของนาโนคริสตัล โครงสร้างผลึกที่เป็นลักษณะเฉพาะของวัสดุเฉพาะ (เช่น CdSe มีลักษณะเฉพาะด้วยการบรรจุแบบหกเหลี่ยม - wurtzite, รูปที่ 3) ไกล่เกลี่ยทิศทางการเติบโต "ที่เลือก" ซึ่งกำหนดรูปร่างของนาโนคริสตัล นี่คือวิธีที่ได้แท่งนาโนหรือเตตระพอด - นาโนคริสตัลที่ยืดออกในสี่ทิศทาง (รูปที่ 4)

รูปที่ 4 รูปร่างต่าง ๆ ของ CdSe nanocrystals ซ้าย: CdSe/ZnS นาโนคริสตัลทรงกลม (จุดควอนตัม); ในศูนย์:รูปแท่ง (แท่งควอนตัม) ด้านขวา:ในรูปของเตตราพอด (กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด Mark - 20 nm.)

อุปสรรคต่อการใช้งานจริง

มีข้อจำกัดหลายประการที่ขัดขวางการประยุกต์ใช้นาโนคริสตัลในทางปฏิบัติจากเซมิคอนดักเตอร์ของกลุ่ม II–VI ประการแรกผลผลิตควอนตัมของการเรืองแสงขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสิ่งแวดล้อมอย่างมาก ประการที่สอง ความเสถียรของ "แกน" ของนาโนคริสตัลในสารละลายที่เป็นน้ำก็ต่ำเช่นกัน ปัญหาอยู่ใน "ข้อบกพร่อง" ของพื้นผิวซึ่งทำหน้าที่เป็นศูนย์รวมตัวใหม่ที่ไม่มีรังสีหรือ "กับดัก" สำหรับความตื่นเต้น e–hไอน้ำ.

เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้ จุดควอนตัมถูกปิดไว้ในเปลือกที่ประกอบด้วยวัสดุช่องว่างกว้างหลายชั้น นี้ช่วยให้คุณแยก อีห่าจับคู่ในนิวเคลียส เพิ่มอายุขัย ลดการรวมตัวของ nonradiative และด้วยเหตุนี้จึงเพิ่มผลผลิตควอนตัมเรืองแสงและความเสถียรของแสง

ในเรื่องนี้ จนถึงปัจจุบัน nanocrystals เรืองแสงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดมีโครงสร้างแกน/เปลือก (รูปที่ 3) ขั้นตอนขั้นสูงสำหรับการสังเคราะห์นาโนคริสตัล CdSe/ZnS ทำให้ได้ผลผลิตควอนตัม 90% ซึ่งใกล้เคียงกับสีย้อมเรืองแสงอินทรีย์ที่ดีที่สุด

ส่วนที่ II: การใช้จุดควอนตัมในรูปของนาโนคริสตัลคอลลอยด์

ฟลูออโรฟอร์ในการแพทย์และชีววิทยา

คุณสมบัติเฉพาะของ QDs ทำให้สามารถใช้ได้ในเกือบทุกระบบของการติดฉลากและการแสดงภาพวัตถุทางชีววิทยา (ยกเว้นเพียงฉลากภายในเซลล์เรืองแสงที่แสดงโปรตีนเรืองแสงที่เป็นที่รู้จักในวงกว้างทางพันธุกรรม)

เพื่อให้เห็นภาพวัตถุหรือกระบวนการทางชีววิทยา QD สามารถฉีดเข้าไปในวัตถุโดยตรงหรือด้วยโมเลกุลการจดจำ "ที่แนบมา" (โดยปกติคือแอนติบอดีหรือโอลิโกนิวคลีโอไทด์) นาโนคริสตัลแทรกซึมและกระจายไปทั่ววัตถุตามคุณสมบัติของพวกมัน ตัวอย่างเช่น ผลึกนาโนที่มีขนาดต่างกันจะทะลุผ่านเยื่อหุ้มชีวภาพด้วยวิธีต่างๆ กัน และเนื่องจากขนาดกำหนดสีของแสงเรืองแสง พื้นที่ต่างๆ ของวัตถุจึงกลายเป็นสีต่างกัน (รูปที่ 5) , . การปรากฏตัวของโมเลกุลที่จดจำได้บนพื้นผิวของนาโนคริสตัลทำให้สามารถใช้การจับเป้าหมายได้: วัตถุที่ต้องการ (เช่น เนื้องอก) จะถูกย้อมด้วยสีที่กำหนด!

รูปที่ 5. วัตถุระบายสี ซ้าย:ภาพเรืองแสงคอนโฟคอลหลากสีของการกระจายจุดควอนตัมกับพื้นหลังของโครงสร้างจุลภาคของโครงร่างเซลล์และนิวเคลียสของเซลล์ในสายเซลล์ THP-1 ของฟาโกไซต์ของมนุษย์ นาโนคริสตัลยังคงสามารถให้แสงได้ในเซลล์เป็นเวลาอย่างน้อย 24 ชั่วโมง และไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อโครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์ ด้านขวา:การสะสมของผลึกนาโน "เชื่อมขวาง" กับเปปไทด์ RGD ในบริเวณเนื้องอก (ลูกศร) ทางด้านขวา - การควบคุม แนะนำ nanocrystals โดยไม่มีเปปไทด์ (CdTe nanocrystals, 705 nm)

การเข้ารหัสสเปกตรัมและ "ไมโครชิปเหลว"

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว จุดสูงสุดของการเรืองแสงของนาโนคริสตัลนั้นแคบและสมมาตร ซึ่งทำให้สามารถแยกสัญญาณการเรืองแสงของผลึกนาโนที่มีสีต่างกันได้อย่างน่าเชื่อถือ (มากถึงสิบสีในช่วงที่มองเห็นได้) ในทางตรงกันข้าม แถบดูดกลืนแสงของนาโนคริสตัลนั้นกว้าง กล่าวคือ คริสตัลนาโนทุกสีสามารถถูกกระตุ้นด้วยแหล่งกำเนิดแสงเพียงแหล่งเดียว คุณสมบัติเหล่านี้ เช่นเดียวกับความคงตัวของแสงสูง ทำให้จุดควอนตัมเป็นฟลูออโรฟอร์ในอุดมคติสำหรับการเข้ารหัสสเปกตรัมหลายสีของวัตถุ - คล้ายกับบาร์โค้ด แต่ใช้รหัสหลากสีและ "มองไม่เห็น" ที่เรืองแสงในบริเวณอินฟราเรด

ในปัจจุบัน มีการใช้คำว่า "ไมโครชิปเหลว" มากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งเหมือนกับชิปแบนแบบคลาสสิกที่มีองค์ประกอบการตรวจจับอยู่บนระนาบ สามารถใช้เพื่อวิเคราะห์พารามิเตอร์หลายตัวพร้อมกันได้ โดยใช้ไมโครโวลุ่มตัวอย่าง หลักการของการเข้ารหัสสเปกตรัมโดยใช้ไมโครชิปเหลวแสดงไว้ในรูปที่ 6 แต่ละองค์ประกอบของไมโครชิปมีจำนวน QD ที่กำหนดสำหรับสีบางสีที่กำหนด และจำนวนของตัวแปรที่เข้ารหัสอาจมีขนาดใหญ่มาก!

รูปที่ 6 หลักการของการเข้ารหัสสเปกตรัม ซ้าย:ไมโครชิปแบน "ปกติ" ด้านขวา:"ไมโครชิปเหลว" ซึ่งแต่ละองค์ประกอบมีจำนวน CT ที่กำหนดของสีบางสีที่กำหนด ที่ นระดับความเข้มของการเรืองแสงและ มสี จำนวนทางทฤษฎีของตัวแปรที่เข้ารหัสคือ นาโนเมตร-1. ดังนั้นสำหรับ 5-6 สีและ 6 ระดับความเข้ม จะมีตัวเลือก 10,000–40,000

องค์ประกอบการติดตามที่มีรหัสดังกล่าวสามารถใช้สำหรับการติดฉลากวัตถุใดๆ ได้โดยตรง (เช่น หลักทรัพย์) ฝังอยู่ในเมทริกซ์โพลีเมอร์ซึ่งมีความเสถียรและทนทานอย่างยิ่ง อีกแง่มุมหนึ่งของการประยุกต์ใช้คือการระบุวัตถุทางชีวภาพในการพัฒนาวิธีการวินิจฉัยเบื้องต้น วิธีการบ่งชี้และการระบุตัวตนประกอบด้วยความจริงที่ว่าโมเลกุลการรู้จำจำเพาะ , ติดอยู่กับองค์ประกอบที่เข้ารหัสด้วยสเปกตรัมของไมโครชิป สารละลายประกอบด้วยโมเลกุลการจดจำที่สอง ซึ่งสัญญาณฟลูออโรฟอร์ถูก "เย็บ" การปรากฏพร้อมกันของการเรืองแสงของไมโครชิปและสัญญาณฟลูออโรฟอร์บ่งชี้ว่ามีวัตถุที่ศึกษาอยู่ในส่วนผสมที่วิเคราะห์

Flow cytometry สามารถใช้วิเคราะห์ไมโครอนุภาคที่เข้ารหัสได้ทันที สารละลายที่มีอนุภาคขนาดเล็กไหลผ่านช่องสัญญาณที่ฉายรังสีด้วยเลเซอร์ โดยที่แต่ละอนุภาคมีลักษณะเป็นสเปกตรัม ซอฟต์แวร์ของอุปกรณ์ช่วยให้คุณสามารถระบุและกำหนดลักษณะเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการปรากฏตัวของสารประกอบบางชนิดในตัวอย่าง - ตัวอย่างเช่น เครื่องหมายของมะเร็งหรือโรคภูมิต้านตนเอง

ในอนาคต โดยอาศัยนาโนคริสตัลเรืองแสงเซมิคอนดักเตอร์ สามารถสร้างเครื่องวิเคราะห์ไมโครสำหรับการลงทะเบียนวัตถุจำนวนมากในคราวเดียวได้พร้อมกัน

เซ็นเซอร์ระดับโมเลกุล

การใช้ QDs เป็นโพรบทำให้สามารถวัดค่าพารามิเตอร์ของตัวกลางในพื้นที่เฉพาะได้ ซึ่งมีขนาดเทียบได้กับขนาดของโพรบ (สเกลนาโนเมตร) การทำงานของเครื่องมือวัดดังกล่าวขึ้นอยู่กับการใช้เอฟเฟกต์การถ่ายโอนพลังงานเรโซแนนซ์ของ Forster (FRET) สาระสำคัญของเอฟเฟกต์ FRET คือเมื่อวัตถุสองชิ้นเข้าหากัน (ผู้บริจาคและผู้รับ) และทับซ้อนกัน สเปกตรัมเรืองแสงครั้งแรกตั้งแต่ สเปกตรัมการดูดซึมประการที่สอง พลังงานจะถูกถ่ายเทแบบไม่แผ่รังสี - และหากตัวรับสามารถเรืองแสงได้ มันจะเรืองแสงด้วยการแก้แค้น

เราได้เขียนเกี่ยวกับเอฟเฟกต์ FRET ในบทความ “ เทปวัดสำหรับนักสเปกโตรสโคป » .

พารามิเตอร์สามประการของจุดควอนตัมทำให้พวกเขาเป็นผู้บริจาคที่น่าสนใจมากในระบบรูปแบบ FRET

1. ความสามารถในการเลือกความยาวคลื่นการแผ่รังสีที่มีความแม่นยำสูงเพื่อให้ได้สเปกตรัมการแผ่รังสีสูงสุดของผู้บริจาคและการกระตุ้นของตัวรับ
2. ความเป็นไปได้ของการกระตุ้นของ QD ที่แตกต่างกันโดยความยาวคลื่นเดียวของแหล่งกำเนิดแสงเดียว
3. ความเป็นไปได้ของการกระตุ้นในบริเวณสเปกตรัมไกลจากความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมา (ความต่าง >100 นาโนเมตร)

มีสองกลยุทธ์ในการใช้เอฟเฟกต์ FRET:

• การลงทะเบียนการกระทำของอันตรกิริยาของสองโมเลกุลอันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างในระบบผู้ให้-ตัวรับและ
• การลงทะเบียนการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางแสงของผู้บริจาคหรือผู้รับ (เช่นสเปกตรัมการดูดกลืน)

วิธีนี้ทำให้สามารถใช้เซ็นเซอร์ระดับนาโนเพื่อวัดค่า pH และความเข้มข้นของไอออนโลหะในพื้นที่ของตัวอย่างได้ องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนในเซ็นเซอร์ดังกล่าวคือชั้นของโมเลกุลตัวบ่งชี้ที่เปลี่ยนคุณสมบัติทางแสงเมื่อจับกับไอออนที่ลงทะเบียน ผลจากการผูกมัด การเหลื่อมกันของสเปกตรัมเรืองแสงของ QD และการดูดกลืนของตัวบ่งชี้จะเปลี่ยนไป ซึ่งจะเปลี่ยนประสิทธิภาพของการถ่ายเทพลังงานด้วย

แนวทางที่ใช้การเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างในระบบผู้รับบริจาคถูกนำไปใช้ในเซ็นเซอร์อุณหภูมิระดับนาโน การทำงานของเซ็นเซอร์ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในรูปร่างของโมเลกุลพอลิเมอร์ที่ผูกกับจุดควอนตัมและตัวรับ - สารหน่วงการเรืองแสง เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ทั้งระยะห่างระหว่างตัวดับและฟลูออโรฟอร์และความเข้มของการเรืองแสงจะเปลี่ยนไป ซึ่งเป็นข้อสรุปเกี่ยวกับอุณหภูมิแล้ว

การวินิจฉัยระดับโมเลกุล

การแตกหรือการก่อตัวของพันธะระหว่างผู้บริจาคและผู้รับสามารถลงทะเบียนได้ในลักษณะเดียวกันทุกประการ รูปที่ 7 แสดงให้เห็นถึงหลักการลงทะเบียน "แซนวิช" ซึ่งวัตถุที่ลงทะเบียนทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อม ("อะแดปเตอร์") ระหว่างผู้บริจาคกับผู้รับ

รูปที่ 7 หลักการลงทะเบียนโดยใช้รูปแบบ FRETการก่อตัวของคอนจูเกต (“ไมโครชิปเหลว”)-(วัตถุที่บันทึก)-(สัญญาณฟลูออโรฟอร์) ทำให้ผู้บริจาค (นาโนคริสตัล) เข้าใกล้ตัวรับมากขึ้น (สีย้อม AlexaFluor) ด้วยตัวมันเอง รังสีเลเซอร์ไม่กระตุ้นการเรืองแสงของสีย้อม สัญญาณเรืองแสงปรากฏขึ้นเนื่องจากการถ่ายโอนพลังงานเรโซแนนซ์จากนาโนคริสตัล CdSe/ZnS เท่านั้น ซ้าย:โครงสร้างคอนจูเกตการถ่ายเทพลังงาน ด้านขวา:สเปกตรัมของการกระตุ้นด้วยสีย้อม

ตัวอย่างของการดำเนินการตามวิธีนี้คือการสร้างการวินิจฉัยโรคภูมิต้านตนเอง โรคหนังแข็งระบบ(โรคหนังแข็ง). ที่นี่จุดควอนตัมที่มีความยาวคลื่นเรืองแสง 590 นาโนเมตรทำหน้าที่เป็นผู้บริจาคและสีย้อมอินทรีย์ AlexaFluor 633 ทำหน้าที่เป็นตัวรับ แอนติเจนของ autoantibody ซึ่งเป็นเครื่องหมายของ scleroderma ถูก "เย็บ" ลงบนพื้นผิวของอนุภาคขนาดเล็ก ที่มีจุดควอนตัม แอนติบอดีทุติยภูมิที่ติดฉลากด้วยสีย้อมถูกนำเข้าสู่สารละลาย ในกรณีที่ไม่มีเป้าหมาย สีย้อมจะไม่เข้าใกล้พื้นผิวของอนุภาคขนาดเล็ก ไม่มีการถ่ายโอนพลังงาน และสีย้อมจะไม่เรืองแสง แต่ถ้า autoantibodies ปรากฏในตัวอย่าง สิ่งนี้จะนำไปสู่การก่อตัวของสารเชิงซ้อนของ microparticle-autoantibody-dye อันเป็นผลมาจากการถ่ายโอนพลังงาน สีย้อมรู้สึกตื่นเต้น และสัญญาณเรืองแสงของมันปรากฏในสเปกตรัมที่มีความยาวคลื่น 633 นาโนเมตร

ความสำคัญของงานนี้ก็คือความจริงที่ว่า autoantibodies สามารถใช้เป็นเครื่องหมายวินิจฉัยใน ระยะเริ่มต้นการพัฒนาโรคภูมิต้านตนเอง "ไมโครชิปเหลว" ช่วยให้คุณสร้างระบบทดสอบที่แอนติเจนอยู่ในสภาวะที่เป็นธรรมชาติมากกว่าบนเครื่องบิน (เช่นเดียวกับในไมโครชิป "ธรรมดา") ผลลัพธ์ที่ได้เปิดทางไปสู่การสร้างการทดสอบวินิจฉัยทางคลินิกรูปแบบใหม่โดยอิงจากการใช้จุดควอนตัม และการใช้แนวทางตามการใช้ไมโครชิปเหลวที่เข้ารหัสด้วยสเปกตรัมจะทำให้สามารถระบุเนื้อหาของเครื่องหมายหลายตัวพร้อมกันได้ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการเพิ่มขึ้นอย่างมากในความน่าเชื่อถือของผลการวินิจฉัยและการพัฒนาวิธีการวินิจฉัยเบื้องต้น .

อุปกรณ์โมเลกุลไฮบริด

ความเป็นไปได้ของการควบคุมลักษณะสเปกตรัมของจุดควอนตัมที่ยืดหยุ่นเปิดทางไปสู่อุปกรณ์สเปกตรัมระดับนาโน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง QDs ที่อิงจากแคดเมียม-เทลลูเรียม (CdTe) ทำให้สามารถขยายความไวของสเปกตรัมได้ แบคทีเรียโฮดอปซิน(bR) ซึ่งเป็นที่รู้จักในด้านความสามารถในการใช้พลังงานแสงเพื่อ "ปั๊ม" โปรตอนข้ามเมมเบรน (แบคทีเรียที่ใช้การไล่ระดับเคมีไฟฟ้าที่ได้นั้นใช้เพื่อสังเคราะห์ ATP)

ในความเป็นจริง ได้วัสดุไฮบริดใหม่: การแนบจุดควอนตัมกับ เมมเบรนสีม่วง- เยื่อหุ้มไขมันที่มีโมเลกุลของแบคทีเรียโฮดอปซินที่อัดแน่น - ขยายช่วงของความไวแสงไปยังบริเวณยูวีและสีน้ำเงินของสเปกตรัม โดยที่ bR "ธรรมดา" ไม่ดูดซับแสง (รูปที่ 8) . กลไกการถ่ายเทพลังงานไปยัง bacteriorhodopsin จากจุดควอนตัมที่ดูดซับแสงในบริเวณ UV และสีน้ำเงินยังคงเหมือนเดิม: นี่คือ FRET; ในกรณีนี้ ตัวรับรังสีคือ จอประสาทตา- เม็ดสีเดียวกับที่ทำงานในเซลล์รับแสง rhodopsin

รูปที่ 8 "อัพเกรด" bacteriorhodopsin โดยใช้จุดควอนตัม ซ้าย:โปรตีโอลิโพโซมที่มีแบคทีเรียโฮดอปซิน (ในรูปของทริมเมอร์) โดยมีจุดควอนตัมที่ใช้ CdTe "เย็บ" ลงไป (แสดงเป็นทรงกลมสีส้ม) ด้านขวา: โครงการขยายความไวสเปกตรัมของ bR เนื่องจาก QD: บนสเปกตรัม ภูมิภาค เทคโอเวอร์ CT อยู่ในส่วน UV และสีน้ำเงินของสเปกตรัม คลื่นความถี่ การปล่อยมลพิษสามารถ "ปรับแต่ง" ได้โดยการเลือกขนาดของนาโนคริสตัล อย่างไรก็ตาม ในระบบนี้ การปล่อยพลังงานโดยจุดควอนตัมจะไม่เกิดขึ้น: พลังงานจะย้ายไปที่ bacteriorhodopsin โดยไม่แผ่รังสี ซึ่งทำงาน (ปั๊ม H + ไอออนเข้าไปในไลโปโซม)

โปรตีโอลิโพโซมที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของวัสดุนี้ ("ถุงไขมัน" ที่มีลูกผสม bR-CT) ปั๊มโปรตอนเข้าไปในตัวมันเองภายใต้แสงสว่าง ซึ่งทำให้ pH ลดลงอย่างมีประสิทธิภาพ (รูปที่ 8) การประดิษฐ์นี้ไม่มีนัยสำคัญในแวบแรกอาจเป็นพื้นฐานของอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์และโฟโตนิกในอนาคตและค้นหาการใช้งานในด้านพลังงานไฟฟ้าและการแปลงเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทอื่น ๆ

โดยสรุปแล้ว ควรเน้นว่าจุดควอนตัมในรูปของนาโนคริสตัลคอลลอยด์เป็นวัตถุที่มีแนวโน้มมากที่สุดของนาโนเทคโนโลยีนาโน ไบโอนาโน และไบโอคอปเปอร์-นาโนเทคโนโลยี หลังจากการสาธิตครั้งแรกของความเป็นไปได้ของจุดควอนตัมในฐานะฟลูออโรฟอร์ในปี 2541 มีการกล่อมเกลาเป็นเวลาหลายปีที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของแนวทางใหม่ในการใช้นาโนคริสตัลและการตระหนักถึงศักยภาพที่วัตถุที่มีเอกลักษณ์เหล่านี้มีอยู่ แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว: การสะสมความคิดและการนำไปปฏิบัติได้กำหนดความก้าวหน้าในการสร้างอุปกรณ์และเครื่องมือใหม่โดยอาศัยการใช้จุดควอนตัมนาโนคริสตัลไลน์เซมิคอนดักเตอร์ในชีววิทยา การแพทย์ วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เทคโนโลยี พลังงานแสงอาทิตย์และอื่น ๆ อีกมากมาย. แน่นอนว่ายังมีปัญหาที่ยังไม่ได้แก้ไขอีกมากระหว่างทาง แต่ความสนใจที่เพิ่มขึ้น จำนวนทีมที่ทำงานเกี่ยวกับปัญหาเหล่านี้ที่เพิ่มขึ้น จำนวนสิ่งพิมพ์ที่ทุ่มเทให้กับพื้นที่นี้เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ทำให้เราหวังว่าจุดควอนตัมจะกลายเป็น พื้นฐานของเทคโนโลยีและเทคโนโลยีรุ่นต่อไป

บันทึกวิดีโอของ V.A. Oleinikovในการสัมมนาครั้งที่สองของสภานักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ของ IBCh RAS ซึ่งจัดขึ้นเมื่อวันที่ 17 พฤษภาคม 2555

วรรณกรรม

1. Oleinikov V.A. (2010). จุดควอนตัมในชีววิทยาและการแพทย์ ธรรมชาติ. 3 , 22;
2. Oleinikov V.A. , Sukhanova A.V. , Nabiev I.R. (2007). nanocrystals เซมิคอนดักเตอร์เรืองแสงในชีววิทยาและการแพทย์ นาโนเทคโนโลยีรัสเซีย. 2 , 160–173;
3. Alyona Sukhanova, Lydie Venteo, Jérôme Devy, Mikhail Artemyev, Vladimir Oleinikov, และ อัล. (2002). นาโนคริสตัลเรืองแสงที่มีความเสถียรสูงเป็นฉลากประเภทนวนิยายสำหรับการวิเคราะห์อิมมูโนฮิสโตเคมีของส่วนเนื้อเยื่อที่ฝังด้วยพาราฟิน การลงทุนในห้องปฏิบัติการ. 82 , 1259-1261;
4. ซี.บี. เมอร์เรย์, ดี.เจ. นอร์ริส, เอ็ม.จี. บาเวนดี. (1993). การสังเคราะห์และการกำหนดลักษณะเฉพาะของสารกึ่งตัวนำ CdE (E = กำมะถัน ซีลีเนียม เทลลูเรียม) สารกึ่งตัวนำนาโน แยม. เคมี. ซ.. 115 , 8706-8715;
5. มาร์กาเร็ต เอ. ไฮนส์, ฟิลิปเป้ กายออต-ซิออนเนสต์ (1998). Bright UV-Blue Luminescent Colloidal ZnSe นาโนคริสตัล เจ ฟิส เคมี. บี. 102 , 3655-3657;
6. Manna L. , Scher E.C. , Alivisatos P.A. (2002). การควบคุมรูปร่างของนาโนคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์คอลลอยด์ เจ. คลัสเตอร์. วิทย์ 13 , 521–532;
7. รางวัลโนเบลเรืองแสง สาขาเคมี ;
8. อิกอร์ นาเบียฟ, ซิโอบาน มิทเชล, แอนโธนี่ เดวีส์, อีวอนน์ วิลเลียมส์, เดอร์มอต เคลเลเฮอร์ และ อัล (2007). นาโนคริสตัลที่ไม่ทำงานสามารถใช้ประโยชน์จากเครื่องจักรขนส่งแบบแอคทีฟของเซลล์เพื่อส่งไปยังช่องนิวเคลียร์และไซโตพลาสซึมที่เฉพาะเจาะจง นาโน เลตต์.. 7 , 3452-3461;
9. อีวอนน์ วิลเลียมส์, Alyona Sukhanova, MaÅgorzata Nowostawska, Anthony M. Davies, Siobhan Mitchell, et. อัล. (2009). การตรวจสอบสิ่งกีดขวางระดับนาโนภายในเซลล์เฉพาะประเภทเซลล์โดยใช้เครื่องวัดค่า pH แบบจุดควอนตัมขนาดนาโน ;
10. Alyona Sukhanova, Andrei S. Susha, Alpan Bek, Sergiy Mayilo, Andrey L. Rogach และอื่น ๆ อัล (2007). ไมโครบีดเรืองแสงที่เข้ารหัสด้วยนาโนคริสตัลสำหรับโปรตีโอมิกส์: การทำโปรไฟล์และการวินิจฉัยแอนติบอดีของโรคภูมิต้านตนเอง นาโน เลตต์.. 7 , 2322-2327;
11. Aliaksandra Rakovich, Alyona Sukhanova, Nicolas Bouchonville, Evgeniy Lukashev, Vladimir Oleinikov, และ อัล (2010). การถ่ายเทพลังงานด้วยคลื่นสะท้อนช่วยปรับปรุงการทำงานทางชีวภาพของแบคทีเรียโฮดอปซินภายในวัสดุไฮบริดที่สร้างจากเมมเบรนสีม่วงและจุดควอนตัมของเซมิคอนดักเตอร์ นาโน เลตต์.. 10 , 2640-2648;