양자점 및 포토닉스
2023년 노벨 화학상에서는 종양학부터 차세대 디스플레이까지 다양한 응용 분야에 이미 영향을 미치고 있는 혁신적인 나노 규모 광자 기술인 양자점을 조명했습니다.
2023년 12월 19일 by일관적인
오늘 우리는 독특한 신소재를 발견하고 개발한 공로로 Moungi Bawendi, Louis Brus 및 Alexei Ekimov에게 수여된 2023년 노벨 화학상을 축하하기 위해 글을 쓰고 있습니다.양자점.
양자점은 직경이 수 나노미터에서 수십 나노미터에 이르는 작은 물질 입자입니다. 크기가 작다는 것은 이 작은 나노결정의 전자가 화학적 조성뿐만 아니라 입자 크기에 의해 부분적으로 결정되는 양자 거동을 나타냄을 의미하기 때문에 이를 양자점이라고 부릅니다. 또한, 다양한 크기로 제작할 수 있기 때문에 맞춤형 전자 특성을 갖춘 재료를 생산할 수 있는 방법을 제공합니다. 그리고 선택한 재료가 빛을 흡수 및/또는 방출하면 맞춤형 재료를 만드는 방법을 제공합니다.포토닉속성. 당사의 레이저는 이러한 광자 특성을 조사하고 측정하는 데 자주 사용됩니다.
맞춤형 광자 동작을 제공하기 때문에 양자점은 이미 상용 제품에서 발견되며 물리학, 화학에서 의학에 이르기까지 다양한 과학 분야에서 사용되고 있습니다. 이러한 제품 중 일부는 생산 과정에서 레이저를 사용하며 레이저와 직접적으로 관련된 예를 보여드리겠습니다. 먼저 퀀텀닷의 작동 방식을 살펴보겠습니다.
양자점의 작동 원리 - "상자 안의 입자"
양자 역학은 전자와 같은 매우 작은 물체가 입자뿐만 아니라 파동으로도 행동한다고 말합니다. 그리고 파도가 어떤 방식으로든(원하는 경우 상자 안에) 제한되는 경우 상자의 크기에 따라 허용되는 파도의 크기가 결정됩니다. 더 큰 상자는 더 많은 공간을 제공하고 더 긴 웨이브를 지원합니다. 더 작은 상자는 더 적은 공간을 제공하고 더 짧은 웨이브만 지원합니다. 대학 신입생 화학에서는 이 간단한 이론 모델을 "상자 안의 파동"이라고 표현하는 것이 더 좋지만 "상자 안의 입자"라고 부릅니다. 또 다른 더 간단하고 실용적인 비유는 파이프 오르간에서 생성되는 음파에 의해 제공됩니다. 파이프가 길수록 음파가 길어집니다. 즉, 낮은 주파수를 더 낮은 음조로 듣게 됩니다. 파이프가 짧을수록 더 짧은 음파를 전달할 수 있으며, 이는 더 높은 주파수와 더 높은 피치를 의미합니다.
이것은 양자점의 광자 특성에 대해 무엇을 의미합니까? 글쎄요, 황화 카드뮴과 같이 빛을 흡수하는 재료라면 더 큰 도트는 벌크 재료와 비슷한 흡수 특성을 갖습니다. 그러나 점이 점점 더 작아질수록 흡수 프로필은 더 짧은 파장, 즉 파란색 쪽으로 이동합니다. 마찬가지로 특정 페로브스카이트 재료와 같이 흡수된 빛을 형광으로 다시 방출하는 재료의 경우 큰 도트는 벌크 재료와 유사한 방출 특성을 갖습니다. 그러나 점의 크기가 작아짐에 따라 방출은 파란색으로 이동합니다.
양자점과 디스플레이 기술
물질을 특정 크기의 양자점으로 형성하여 물질의 광 흡수 및 방출 특성을 조정하는 능력은 물질을 색상 변환기로 사용할 수 있음을 의미합니다. 이는 디스플레이와 같은 응용 분야에서 구식 형광체의 역할을 대체합니다.우리는 바카라 카지노의 디스플레이 애플리케이션에 대해 많은 것을 알고 있습니다., 왜냐면우리 레이저백플레인 회로를 형성하는 저온 폴리실리콘의 어닐링, 편광판 화면 트리밍, 최신 µLED 디스플레이의 대량 전사 등 여러 가지 중요한 제조 공정에 사용됩니다.
기존 형광체에 비해 퀀텀닷은 더 높은 변환 효율을 제공하여 더 밝은 디스플레이를 제공할 수 있습니다. 또한 방출 스펙트럼(색상 확산)이 매우 좁아서 더 넓은 색 영역을 갖춘 RGB 디스플레이가 가능합니다.
양자점은 실제로 QLED TV라고 불리는 형식으로 거의 10년 동안 TV 디스플레이에 사용되어 왔습니다. 이는 필름에 도트가 포함되어 있고 도트에 닿는 빛이 LED 백라이트에 의해 제공되는 일종의 LCD 디스플레이입니다. QLED TV는 각 픽셀이 발광 다이오드인 유기 LED(OLED) 디스플레이보다 저렴한 비용으로 매력적인 화질을 제공하기 때문에 현재 가장 인기 있는 TV 유형 중 하나입니다. OELD에만 비해 화질을 향상시키기 위해 퀀텀닷을 색상 변환기/강화제로 다시 사용하는 QD-OLED라는 또 다른 TV 변형도 있습니다.
신흥 디스플레이 기술이라고 합니다.마이크로LED. 여기서 무기 LED는 디스플레이의 각 픽셀에 위치하지만 픽셀보다 훨씬 작습니다. 이는 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다. 첫째, 마이크로 LED 장치는 수 미크론만큼 작을 수 있어 웨이퍼에 촘촘하게 포장되어 엄청난 수량과 매우 낮은 단가로 생산될 수 있습니다. 둘째, 각 픽셀의 사용되지 않는 큰 영역은 향후 AR/VR 애플리케이션에서 감지 또는 기타 목적으로 사용될 수 있습니다. 이러한 디스플레이를 만드는 데 있어 까다로운 부분은 단 몇 분 만에 수억 개의 작은 LED를 전송하고 정확하게 배치하는 것입니다. 바카라 카지노는 이를 수행하는 영리하고 비기계적인 방법을 제공합니다.UV트랜스퍼.
그렇다면 마이크로LED 디스플레이에서 양자점은 어디에 관련되어 있습니까? 이미 두 가지 유형의 microLED 디스플레이가 있는 것으로 나타났습니다. 원래 형식에서는 모든 픽셀에 빨간색, 녹색, 파란색의 3개 LED가 포함되어 있습니다. 또 다른 형식에서는 빨간색과 녹색의 색상 변환기 역할을 하는 퀀텀 도트와 함께 파란색 LED만 사용됩니다. 이 후자 형식은 빨간색 microLED의 낮은 방출 효율로 인한 제한 사항을 해결합니다.
양자점: 새로운 과학 응용
다른 여러 분야의 엔지니어와 과학자들은 암을 시각화하기 위한 일부 바이오이미징 방법을 포함하여 다양한 신흥 응용 분야에 양자점을 사용하고 있습니다. 그러나 양자점은 아직 초기 단계에 있으며 새로운 물질 유형에서 양자점의 생산과 기능을 최적화하는 방법을 이해하는 측면에서 많은 기본 연구 작업이 남아 있습니다. 우리과학적그리고계측이 작업에는 레이저 제품이 광범위하게 사용됩니다. 몇 가지 예를 간단히 살펴보겠습니다.
펌프-프로브 분광학. 양자점은 일반적으로 빛을 흡수하여 더 높은 에너지로 여기된 전자가 형광을 방출하여 에너지를 방출할 때 빛을 방출합니다. 하지만 이 프로세스는 결코 100% 효율적이지 않습니다. 일부 에너지는 다른 프로세스에서 손실됩니다. 과학자들은 효율성과 기타 목적을 높이기 위해 이러한 프로세스를 이해하고 싶어합니다.초고속 레이저엄청나게 빠른 시간이 소요되기 때문에 이러한 조사에 가장 적합한 도구입니다. 레이저는 펨토초 또는 피코초 레이저 펄스(펌프 펄스라고 함)가 전자를 여기시키고 두 번째 펄스(프로브 펄스)가 어떤 방식으로든 샘플을 조사하는 펌프-프로브 분광학이라는 접근 방식에 자주 사용됩니다.
THz-라만. 모든 구조물은 어느 정도 진동합니다. 분자의 원자는 적외선에 해당하는 주파수로 진동하므로 대부분의 화학 실험실에서 적외선 분광계를 찾을 수 있습니다. 양자점과 같은 나노규모 구조는 테라헤르츠(THz) 주파수에서 진동합니다. THz 방사선은 생성하기 어렵고 감지하기 어렵기 때문에 조사하기 까다로운 방식입니다. 바카라 카지노에는 다음과 같은 더 간단하고 영리한 솔루션이 있습니다.THz-라만가시광선 레이저를 사용하여 THz 정보를 추출합니다.
몇 가지 최종 생각
과학 분야의 노벨상은 새로운 과학을 밝히거나 실제 적용 측면에서 중요한 의미를 갖는 발견/발명에 수여됩니다. 불과 몇 년 만에 양자점은 두 범주의 훌륭한 예임이 입증되었으며 실제로 이제 막 시작하는 포토닉스의 흥미로운 영역을 대표합니다. 포토닉스에 기반을 둔 회사로서, 우리는 개발자들이 2023년 화학상으로 노벨상 위원회로부터 영예를 안겨준 것을 매우 기쁘게 생각합니다. 우리 의견으로는 정말 그럴 만한 가치가 있다고 생각합니다!
