ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างจุดคาร์บอนและจุดควอนตัมคือจุดคาร์บอนเป็นอนุภาคนาโนคาร์บอนขนาดเล็ก ในขณะที่จุดควอนตัมเป็นอนุภาคเซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็ก
ทั้งจุดคาร์บอนและจุดควอนตัมอยู่ภายใต้สาขากลศาสตร์ควอนตัม นี่คืออนุภาคระดับนาโนขนาดเล็ก
จุดคาร์บอนคืออะไร
จุดคาร์บอนเป็นอนุภาคนาโนคาร์บอนขนาดเล็กที่มีการทู่ผิวบางรูปแบบ ขนาดของมันน้อยกว่า 10 นาโนเมตร จุดเหล่านี้ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 2547 โดยไม่ได้ตั้งใจจากการทำให้ท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังด้านเดียวบริสุทธิ์
คุณสมบัติของจุดคาร์บอนขึ้นอยู่กับโครงสร้างและองค์ประกอบเท่านั้นส่วนใหญ่แล้ว คาร์บอกซิลมอยอิตีจำนวนมากบนพื้นผิวจุดคาร์บอนจะให้การละลายที่ดีเยี่ยมในน้ำและความเข้ากันได้ทางชีวภาพ มอยอิตีเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะยอมให้จุดคาร์บอนทำหน้าที่เป็นอนุภาคนาโนที่เป็นตัวนำโปรตอน นอกจากนี้ อนุภาคเหล่านี้ยังเหมาะสำหรับการดัดแปลงทางเคมีและการทำให้พื้นผิวเคลือบควบคู่ไปกับวัสดุอินทรีย์ โพลีเมอร์ อนินทรีย์ หรือชีวภาพต่างๆ
การสังเคราะห์จุดคาร์บอนมีสองวิธี ทั้งสองวิธีคือวิธี "จากบนลงล่าง" และวิธี "จากล่างขึ้นบน" เราสามารถบรรลุการผลิตจุดคาร์บอนผ่านกระบวนการเหล่านี้ผ่านเทคนิคทางเคมี ไฟฟ้าเคมี และกายภาพ
รูปที่ 01: จุดคาร์บอนที่จัดเตรียมจากแหล่งต่างๆ
วิธีการ "จากบนลงล่าง" เกี่ยวข้องกับการทำลายโครงสร้างคาร์บอนขนาดใหญ่ (เช่น กราไฟต์ ท่อนาโนคาร์บอน และนาโนไดมอนด์) เป็นจุดคาร์บอนโดยใช้การระเหยด้วยเลเซอร์ การปลดปล่อยอาร์ค และวิธีการไฟฟ้าเคมี
วิธี “จากล่างขึ้นบน” ในการผลิตคาร์บอนดอทเกี่ยวข้องกับสารตั้งต้นขนาดเล็ก เช่น คาร์โบไฮเดรต ซิเตรต และโพลิเมอร์ซิลิกานาโนคอมโพสิต แหล่งเหล่านี้ได้รับการบำบัดด้วยความร้อนใต้พิภพ/ความร้อนใต้พิภพ สนับสนุนเส้นทางสังเคราะห์สังเคราะห์และไมโครเวฟสังเคราะห์
จุดควอนตัมคืออะไร
จุดควอนตัมคืออนุภาคเซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็กในระดับนาโนเมตร ซึ่งมีคุณสมบัติทางแสงและอิเล็กทรอนิกส์ที่แตกต่างจากอนุภาคขนาดใหญ่ตามกลศาสตร์ควอนตัม หากเราสังเกตจุดควอนตัมผ่านการส่องสว่างภายใต้แสงยูวี อิเล็กตรอนในจุดควอนตัมมีแนวโน้มที่จะตื่นเต้นในสถานะที่มีพลังงานสูงกว่า กระบวนการนี้สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของอิเล็กตรอนจากแถบวาเลนซ์ไปเป็นแถบสื่อกระแสไฟฟ้าเมื่อเกี่ยวข้องกับจุดควอนตัมเซมิคอนดักเตอร์จากนั้นอิเล็กตรอนที่ตื่นเต้นสามารถหล่นกลับเข้าไปในแถบวาเลนซ์ผ่านการปลดปล่อยพลังงานผ่านการเปล่งแสง การปล่อยแสงนี้มีชื่อว่า photoluminescence และเราสามารถอธิบายได้ดังนี้:
รูปที่ 02: การเรืองแสงของจุดควอนตัมที่ให้สีที่แตกต่างจากจุดควอนตัมที่มีขนาดต่างกัน
โดยปกติ คุณสมบัติของจุดควอนตัมจะอยู่ตรงกลางกับคุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์จำนวนมากและอะตอมหรือโมเลกุลที่ไม่ต่อเนื่อง นอกจากนี้ คุณสมบัติออปโตอิเล็กทรอนิกส์ของจุดควอนตัมยังเปลี่ยนไปตามหน้าที่ของทั้งขนาดและรูปร่าง โดยปกติ จุดควอนตัมขนาดใหญ่จะปล่อยความยาวคลื่นยาว และสีที่ปล่อยออกมาจากจุดควอนตัมเหล่านี้มีตั้งแต่สีส้มถึงสีแดงในทางตรงกันข้าม จุดควอนตัมขนาดเล็กมีแนวโน้มที่จะปล่อยความยาวคลื่นที่สั้นลง ทำให้เกิดสีต่างๆ เช่น สีฟ้าและสีเขียว อย่างไรก็ตาม เราสามารถสังเกตได้ว่าสีอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่แน่นอนของจุดควอนตัม
การใช้งานหลักของจุดควอนตัม ได้แก่ การผลิตทรานซิสเตอร์แบบอิเล็กตรอนเดี่ยว การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ การผลิตไฟ LED แหล่งกำเนิดโฟตอนเดียว การคำนวณควอนตัม การวิจัยชีววิทยาของเซลล์ กล้องจุลทรรศน์ และภาพทางการแพทย์
จุดคาร์บอนและจุดควอนตัมต่างกันอย่างไร
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างจุดคาร์บอนและจุดควอนตัมคือจุดคาร์บอนเป็นอนุภาคนาโนคาร์บอนขนาดเล็ก ในขณะที่จุดควอนตัมเป็นอนุภาคเซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็ก จุดคาร์บอนถูกใช้ในการสร้างภาพชีวภาพ การตรวจจับ การนำส่งยา การเร่งปฏิกิริยา ออปตรอนิกส์ ฯลฯ ในขณะที่จุดควอนตัมถูกใช้ในการผลิตทรานซิสเตอร์แบบอิเล็กตรอนเดี่ยว การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ การผลิต LED แหล่งกำเนิดโฟตอนเดียว การคำนวณด้วยควอนตัม การวิจัยทางชีววิทยาของเซลล์ กล้องจุลทรรศน์และภาพทางการแพทย์
อินโฟกราฟิกต่อไปนี้แสดงความแตกต่างระหว่างจุดคาร์บอนและจุดควอนตัมในรูปแบบตาราง
สรุป – จุดคาร์บอนเทียบกับจุดควอนตัม
จุดคาร์บอนและจุดควอนตัมอยู่ใต้สนามกลศาสตร์ควอนตัม เหล่านี้เป็นอนุภาคระดับนาโนขนาดเล็ก ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างจุดคาร์บอนและจุดควอนตัมคือจุดคาร์บอนเป็นอนุภาคนาโนคาร์บอนขนาดเล็ก ในขณะที่จุดควอนตัมเป็นอนุภาคเซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็ก