양자점은 TV와 모니터의 세계에서 파장을 일으키고 있지만 정확히 무엇입니까? 이것은 마케터가 “양자”라는 단어를 남용하는 것뿐입니까, 아니면 이 점들이 예상대로 놀라운 것입니까?
인공 원자
양자점은 지름이 몇 나노미터에 불과한 반도체 물질의 입자입니다. “인공 원자”(원자보다 훨씬 더 큼)라고도 알려진 이 점은 전자와의 관계에서 원자와 유사한 방식으로 작용합니다. 그것들은 너무 작아서 전자가 “갇힌” 상태로 원자와 유사하게 행동합니다. UV 빛이 양자점에 닿으면 전자가 더 높은 에너지 상태로 올라갑니다. 전자가 기본 준위로 떨어질 때 두 상태 사이의 에너지 차이가 빛으로 방출됩니다.
두 가지 이유로 양자점이라고 합니다. 첫째, 전자를 내부에 가두는 방식 덕분에 양자 특성을 나타냅니다. 양자 효과는 과학자들이 여전히 완전히 이해하려고 하는 물리학의 아원자 법칙이지만 우리는 이미 양자 컴퓨터와 같은 장치에 적용할 수 있습니다.
그것들은 너무 작아서 사실상 0차원이기 때문에 점이라고 합니다. 즉, 너비, 길이 또는 높이가 없는 단일 점입니다. 글쎄요, 그것들은 수십 개의 원자로 이루어져 있습니다. 그러나 그것들은 0차원적인 점들에 너무 가까워서 양자 역학의 이상한 법칙들이 작용하게 됩니다.
Quantum Dots가 유용한 이유는 무엇입니까?
양자점은 들뜬 원자처럼 행동하지만 한 가지 근본적인 방식에서 다릅니다. 원자 또는 양자점에서 나오는 빛은 흡수 및 방출된 에너지의 양과 같으며, 이는 파장과 빛의 색상을 결정합니다. 그러나 한 가지 유형의 원자(예: 철, 나트륨)는 항상 동일한 파장의 색상을 방출합니다.
반면에 양자점은 모두 동일한 반도체 재료로 만들 수 있지만 크기에 따라 다른 파장을 생성합니다. 점이 클수록 파장이 길고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 따라서 더 큰 점은 스펙트럼의 빨간색 끝으로 향하고 작은 점은 파란색 끝으로 향합니다.
퀀텀닷의 이러한 속성은 컬러 발광을 정밀하게 제어하여 밝고 정확한 색상을 만들 수 있음을 의미합니다.
양자점을 만드는 방법
양자점은 결정체이기 때문에 정확한 구조를 가지고 있습니다. 우리의 마이크로칩을 만드는 실리콘 웨이퍼는 마찬가지로 원자 패턴으로 자가 조직화되는 결정체로 성장합니다. 그렇기 때문에 나노 스케일에서 정확한 구조의 양자점을 만들 수 있습니다. 한 번에 하나의 원자만 만들어야 한다면 그다지 실용적이지 않을 것입니다!
결정을 만들기 위해 기판에서 원자 빔을 발사하거나 반도체 기판에서 이온(자유 전자)을 발사하거나 X선을 사용하여 만들 수 있습니다. 양자점은 화학적 공정과 생물학적 공정을 사용하여 만들 수도 있습니다. 그러나 생물학적 제조 연구는 아직 초기 단계에 있습니다.
양자점은 어디에 사용됩니까?
QD-OLED 및 QLED 디스플레이 외에도 대부분의 사람들이 양자점을 알고 있는 것 외에도 다양한 기술에서 이러한 보이지 않는 반점에 대한 수많은 응용 프로그램이 있습니다.
태양 전지판은 양자점의 주요 잠재적 응용 프로그램입니다. 오늘날의 실리콘 기반 태양 전지는 이미 빛으로부터 에너지를 수집하는 데 매우 효율적이지만 양자점은 전자기 스펙트럼의 다양한 부분에서 빛을 흡수하도록 “조정”될 수 있기 때문에 훨씬 더 효율적인 태양 전지판을 만들 수 있습니다. 이 패널은 더 효율적일 뿐만 아니라 필요한 양자점을 만드는 프로세스가 상대적으로 간단하기 때문에 생산 비용도 저렴합니다.
이론적으로 순수한 양자점 태양 전지를 만들 수 있지만 하이브리드 태양 전지에도 사용할 수 있습니다. 다른 태양광 발전 기술의 효율성을 높입니다.
양자점은 광자 검출기에 사용될 수 있고, 생물 의학에서 흥미로운 잠재력을 가지고 있으며, 훨씬 저렴하고 효율적인 발광 다이오드를 만들 수도 있습니다.
양자점의 흥미로운 적용 중 하나는 암 치료에 있습니다. 여기서 점이 특정 표적 기관에 축적되어 항암제와 고급 이미징을 방출하도록 설계되었습니다. 그들은 심지어 종양의 조기 진단에 역할을 할 수 있습니다.
양자점은 전기 회로가 너무 작아 양자 효과로 인해 전자의 흐름이 불가능하기 때문에 광자 컴퓨팅의 핵심이 될 수도 있습니다. 광자를 사용한 컴퓨팅은 다음 단계가 될 수 있습니다. 양자점은 여전히 광자 컴퓨팅이 직면한 여러 문제를 해결할 수 있습니다.
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Quantum은 상상을 초월합니다.
미국의 저명한 물리학자인 Richard Feynman은 “만약 당신이 양자역학을 이해한다고 생각한다면, 양자역학을 이해하지 못하는 것이다.” 알버트 아인슈타인은 모험을 할 때 선을 긋는 것으로도 유명합니다. 진짜 양자점을 이해한다.
우리가 이해하는 것은 그것들이 얼마나 다재다능한지, 그리고 더 멋진 컴퓨터 화면을 만드는 것 이상의 놀라운 기술 혁신이 가능하다는 것입니다. 따라서 다음에 QLED TV의 선명함에 감탄할 때는 잠시 시간을 내어 놀라운 아원자 마법이 일어나고 있다는 것을 생각하여 더 멋진 그림을 얻을 수 있으며 언젠가는 양자점이 어떻게 신체 내부에서 중요한 역할을 할 수 있고 세상 밖으로.
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