จุดควอนตัมมีหน้าที่สร้างสีสันที่สวยงามและสดใสบนหน้าจอทีวีสมัยใหม่ แต่มักไม่แสดงพฤติกรรมอย่างที่ควรจะเป็น สิ่งนี้สร้างความปวดหัวให้กับผู้ผลิตอุปกรณ์ที่ต้องพยายามทำความเข้าใจว่าทำไมคริสตัลสารกึ่งตัวนำขนาดนาโนเมตรเหล่านี้จึงส่องแสงสลัวกว่าคริสตัลอื่นๆ ทีมที่นำโดยนักวิทยาศาสตร์จาก ในสหรัฐอเมริกาได้ใช้อิเล็กตรอนเร็วเพื่อหาสาเหตุของพฤติกรรมที่ไม่ดีนี้ การทดลองของพวกเขา
ซึ่งเป็น
การสังเกตโดยตรงครั้งแรกในลักษณะนี้ ได้ตรวจสอบโครงสร้างอะตอมของจุดควอนตัมดอทที่ไม่มีประสิทธิภาพตามเวลาจริงในขณะที่พวกมัน (ไม่ทำงาน) แสดงให้เห็นโดยสรุปได้ว่าความไร้ประสิทธิภาพของพวกมันเกิดจากการบิดเบือนพลังงานในโครงตาข่ายคริสตัลของดอท
จุดควอนตัมดูดซับแสงที่ความถี่หนึ่งและเปล่งแสงที่ความถี่อื่น ภาพในจอทีวีมีประสิทธิภาพมากในเรื่องนี้ โดยปล่อยแสงเกือบเท่าๆ กับที่ดูดซับไว้ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพลดลงอย่างมากในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ตัวตรวจจับแสงอัลตราไวโอเลตที่ใช้แสงที่มีพลังและสว่างมาก ที่แย่กว่านั้น เมื่อนักวิทยาศาสตร์
พยายามทำให้จุดควอนตัมสว่างขึ้น จุดเหล่านั้นจะตอบสนองด้วยการทำให้มืดลงแทน ทำความเข้าใจเกี่ยวกับความไร้ประสิทธิภาพแอรอน ลินเดนเบิร์กนักวิจัยด้านวัสดุศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและผู้ร่วมเขียนงานวิจัยนี้ อธิบายว่าเมื่อจุดควอนตัมดอทดูดซับโฟตอน พลังงานโฟตอนทั้งหมดไม่ได้
ไปในแสงที่เปล่งออกมาใหม่ บางส่วนสูญเสียไปกับกระบวนการที่ทำให้ควอนตัมดอทมืด แต่เปลี่ยนคุณสมบัติของมัน จากข้อมูลของลินเดนเบิร์ก การระบุทุกรายละเอียดว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรเป็นขั้นตอนแรกในการทำให้ควอนตัมดอทส่องแสงในอุปกรณ์ทั้งหมด “เป็นเวลานานแล้วที่มีความปรารถนา
ที่จะเข้าใจชนิดของกระบวนการทางจุลทรรศน์ที่กำหนดประสิทธิภาพสูงสุดของวัสดุเหล่านี้” เขากล่าว
เนื่องจากกระบวนการทางจุลทรรศน์เหล่านี้ใช้เวลาเพียงหนึ่งล้านล้านวินาที จึงเป็นสิ่งที่ท้าทายอย่างยิ่งในการสังเกต ทีมงานที่อยู่เบื้องหลังการศึกษา ซึ่งปรากฏในได้แก้ปัญหานี้ด้วยการให้จุดควอนตัม
กับแสง
เลเซอร์ จากนั้นจึงยิงอิเล็กตรอนที่เร็วมากไปที่พวกมันแทบจะทันทีหลังจากนั้น จากการศึกษาวิธีที่อิเล็กตรอนเหล่านี้กระดอนออกมา นักวิจัยจึงสรุปรายละเอียดของโครงสร้างอะตอมของจุดควอนตัม เมื่อใดก็ตามที่อะตอมภายในจุดเปลี่ยน รูปแบบการแฉลบของอิเล็กตรอนก็เปลี่ยนไปเช่นกัน
ทำให้ทราบว่ารูปร่างของจุดเปลี่ยนไปตามเวลาจริงอย่างไร เมื่อความถี่เลเซอร์ต่ำ นักวิจัยพบว่าจุดทั้งหมดสูญเสียพลังงานไปกับการอุ่นเครื่อง อย่างไรก็ตาม ด้วยแสงที่มีความถี่สูงกว่า อิเล็กตรอนบางตัวภายในจุดต่าง ๆ ก็ตื่นเต้นมากพอที่จะออกจากตำแหน่งปกติในผลึกนาโน การเคลื่อนตัวของอิเล็กตรอนนี้
ทิ้ง “หลุม” ที่มีประจุบวกซึ่งเคลื่อนตัวอย่างรวดเร็วซึ่งเคลื่อนที่ไปยังพื้นผิวของผลึกนาโน เมื่อถึงจุดนั้น รูต่างๆ ก็ติดค้าง และแรงไฟฟ้าที่พวกมันกระทำต่ออะตอมรอบๆ ทำให้รูปร่างของพื้นผิวควอนตัมดอทบิดเบี้ยว กล่าวอีกนัยหนึ่ง จุดควอนตัมกำลังใช้พลังงานโฟตอนที่ตกกระทบเพื่อบิดตัวเอง
แทนที่จะเปล่งแสง จับได้คาหนังคาเขาตามรายงานนักเคมีกายภาพแห่งมหาวิทยาลัยโคโลราโด เมืองโบลเดอร์ สหรัฐอเมริกา ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษานี้ ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์ได้คาดเดาเกี่ยวกับบทบาทของรูพรุนที่พื้นผิวซึ่งส่งผลต่อความไร้ประสิทธิภาพควอนตัมดอท แต่นี่เป็นครั้งแรกที่ใครๆ
ได้เห็นผลเหล่านี้ในการดำเนินการ “อิเล็กตรอนและรูที่ติดอยู่นั้นสังเกตได้ยาก” เธอย้ำ เพื่อนร่วมงานของเธอซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษา SLAC ก็เห็นด้วย “ข้อเท็จจริงที่ว่านักวิจัยเหล่านี้วัดความบิดเบี้ยวของโครงตาข่ายโดยตรงที่มาพร้อมกับหลุมดักจับบนพื้นผิวนั้นเป็นเรื่องแปลกใหม่และน่าประทับใจจริงๆ”
เขากล่าว
เพื่อให้เข้าใจถึงการสับเปลี่ยนอิเล็กตรอนและรูที่ยุ่งยากที่พวกเขาสังเกตเห็นได้ดียิ่งขึ้น นักวิจัยยังได้จำลองพฤติกรรมของจุดเป็นตัวเลข ข้อตกลงระหว่างการจำลองและการวัดเชิงทดลองทำให้ทีมมีความหวังว่างานใหม่นี้สามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุงเทคโนโลยีควอนตัมดอทในอนาคตได้นักเคมี
แห่งมหาวิทยาลัยชิคาโก สหรัฐอเมริกา และผู้ร่วมเขียนงานวิจัยกล่าว ตอนนี้พวกเขาได้ทดลองแล้วว่าโฟตอนประเภทใดที่นำไปสู่การบิดเบือนที่มีค่าใช้จ่ายมหาศาลและการดักจับรูภายในควอนตัมดอท พวกเขาก็สามารถพยายามลดผลกระทบเหล่านี้ให้เหลือน้อยที่สุด “ด้วยการปรับสีของแสงที่คุณใช้
แม้ว่าการปรับละเอียดดังกล่าวอาจไม่จำเป็นสำหรับหน้าจอทีวี แต่ก็สามารถทำให้เครื่องตรวจจับรังสีอัลตราไวโอเลตมีประสิทธิภาพมากขึ้น หรือแม้แต่นำไปสู่การสร้างเลเซอร์ชนิดใหม่ที่สร้างจากจุดควอนตัม เสริมว่าแม้ว่าควอนตัมดอทจะคล้ายกับเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์แบบดั้งเดิม ซึ่งเป็นลูกพี่ลูกน้อง
ที่เล็กกว่า เช่น อุปกรณ์ที่ทำจากซิลิโคน ขนาดของอุปกรณ์เหล่านี้ยังให้คุณสมบัติที่แตกต่างกัน ทำให้เป็นตัวเลือกที่มีแนวโน้มสำหรับอุปกรณ์ในอนาคตที่อาจอาศัยการดูดซับพลังงานจากโฟตอน . “มีความเห็นพ้องต้องกันระหว่างชุมชนวิชาการและชุมชนอุตสาหกรรมว่าวัสดุประเภทนี้นำเสนอแพลตฟอร์ม
การแข่งขันที่น่าสนใจในฐานะเซมิคอนดักเตอร์ 2.0” เขากล่าว การทดลองที่เขาและผู้ทำงานร่วมกันดำเนินการเป็นขั้นตอนหนึ่งในการทำให้ควอนตัมดอทเป็นคู่แข่งที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นในด้านนี้ เขาสรุปเพื่อกระตุ้นนาโนคริสตัลเหล่านี้ เราอาจควบคุมกระบวนการเหล่านี้ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะเป็นภัย”
ของพลังงานที่เฉพาะเจาะจงมาก พลังงานสุญญากาศ แก่นสารครอบคลุมความเป็นไปได้ที่หลากหลาย
แบบจำลองที่ง่ายที่สุดเสนอว่าแก่นสารคือสนามควอนตัมที่มีความยาวคลื่นยาวมาก ซึ่งมีขนาดประมาณจักรวาลที่สังเกตได้ บางตัวอย่างได้รับการสำรวจเมื่อเกือบหนึ่งทศวรรษก่อนหน้านี้
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
