La diferència clau entre els punts de carboni i els punts quàntics és que els punts de carboni són petites nanopartícules de carboni, mentre que els punts quàntics són petites partícules semiconductors.
Tant els punts de carboni com els punts quàntics pertanyen al camp de la mecànica quàntica. Són partícules petites a nanoescala.
Què són els punts de carboni?
Els punts de carboni són nanopartícules de carboni petites que tenen algun tipus de passivació superficial. La seva mida és inferior a 10 nm. Aquests punts es van descobrir per primera vegada l'any 2004 de manera accidental mitjançant la purificació de nanotubs de carboni d'una sola paret.
Les propietats dels punts de carboni només depenen de les seves estructures i composicions. La majoria de vegades, molts fragments carboxil a la superfície dels punts de carboni imparteixen una excel·lent solubilitat en aigua i biocompatibilitat. Aquests fragments tendeixen a permetre que els punts de carboni serveixin com a nanopartícules conductores de protons. A més, aquestes partícules són adequades per a la modificació química i la passivació superficial juntament amb diversos materials orgànics, polimèrics, inorgànics o biològics.
Hi ha dos mètodes de síntesi de punts de carboni. Aquests dos són el mètode "de d alt a baix" i el mètode "de baix a d alt". Podem aconseguir la producció de punts de carboni mitjançant aquests processos mitjançant tècniques químiques, electroquímiques i físiques.
Figura 01: punts de carboni preparats a partir de diferents fonts
El mètode "de d alt a baix" implica la descomposició de grans estructures de carboni (per exemple, grafit, nanotubs de carboni i nanodiamant) en punts de carboni amb l'ús d'ablació làser, descàrrega d'arc i mètode electroquímic.
El mètode "de baix a d alt" de producció de punts de carboni implica petits precursors com ara hidrats de carboni, citrats i nanocomposites de sílice polimèrica. Aquestes fonts se sotmeten a tractament hidrotèrmic/solvotèrmic, vies sintètiques compatibles i vies sintètiques de microones.
Què són els punts quàntics?
Els punts quàntics són petites partícules semiconductors a escala nanomètrica, amb propietats òptiques i electròniques que difereixen de les partícules grans segons la mecànica quàntica. Si observem punts quàntics a través de la il·luminació sota llum UV, un electró del punt quàntic tendeix a excitar-se en un estat amb més energia. Aquest procés correspon a la transició d'un electró de la banda de valance a la banda de conductància pel que fa al punt quàntic semiconductor. Aleshores, l'electró excitat pot tornar a caure a la banda de valència mitjançant l'alliberament de la seva energia mitjançant l'emissió de llum. Aquesta emissió de llum s'anomena fotoluminescència i la podem il·lustrar de la següent manera:
Figura 02: fotoluminescència de punts quàntics que donen diferents colors a partir de punts quàntics amb diferents mides
En general, les propietats dels punts quàntics són intermèdies a les dels semiconductors a granel i dels àtoms o molècules discrets. A més, les propietats optoelectròniques dels punts quàntics canvien tant en funció de la mida com de la forma. Normalment, els punts quàntics grans emeten longituds d'ona llargues i els colors emesos per aquests punts quàntics van del taronja al vermell. En canvi, els petits punts quàntics tendeixen a emetre longituds d'ona més curtes donant lloc a colors com el blau i el verd. Tanmateix, podem observar que el color pot variar en funció de la composició exacta del punt quàntic.
Les principals aplicacions dels punts quàntics inclouen la fabricació de transistors d'un sol electró, producció de cèl·lules solars, producció de LED, fonts d'un sol fotó, informàtica quàntica, investigació en biologia cel·lular, microscòpia i imatge mèdica.
Quina diferència hi ha entre els punts de carboni i els punts quàntics?
La diferència clau entre els punts de carboni i els punts quàntics és que els punts de carboni són petites nanopartícules de carboni, mentre que els punts quàntics són petites partícules semiconductors. Els punts de carboni s'utilitzen en bioimatge, detecció, lliurament de fàrmacs, catàlisi, optrònica, etc., mentre que els punts quàntics s'utilitzen en la fabricació de transistors d'un sol electró, producció de cèl·lules solars, producció de LED, fonts d'un sol fotó, informàtica quàntica, investigació de biologia cel·lular, microscòpia i imatge mèdica.
La infografia següent mostra les diferències entre els punts de carboni i els punts quàntics en forma de taula.
Resum: punts de carboni i punts quàntics
Els punts de carboni i els punts quàntics pertanyen al camp de la mecànica quàntica. Són partícules petites a nanoescala. La diferència clau entre els punts de carboni i els punts quàntics és que els punts de carboni són petites nanopartícules de carboni, mentre que els punts quàntics són petites partícules semiconductors.
