La differenza fondamentale tra punti di carbonio e punti quantici è che i punti di carbonio sono piccole nanoparticelle di carbonio, mentre i punti quantici sono piccole particelle semiconduttrici.
Sia i punti di carbonio che i punti quantici rientrano nel campo della meccanica quantistica. Queste sono piccole particelle su scala nanometrica.
Cosa sono i punti di carbonio?
I punti di carbonio sono piccole nanoparticelle di carbonio che hanno una qualche forma di passivazione superficiale. La loro dimensione è inferiore a 10 nm. Questi punti sono stati scoperti per la prima volta nel 2004 accidentalmente attraverso la purificazione di nanotubi di carbonio a parete singola.
Le proprietà dei punti di carbonio dipendono esclusivamente dalle loro strutture e composizioni. Il più delle volte, molte parti carbossiliche sulla superficie dei punti di carbonio conferiscono un'eccellente solubilità in acqua e biocompatibilità. Queste frazioni tendono a consentire ai punti di carbonio di fungere da nanoparticelle conduttrici di protoni. Inoltre, queste particelle sono adatte per la modifica chimica e la passivazione superficiale insieme a vari materiali organici, polimerici, inorganici o biologici.
Ci sono due metodi di sintesi dei punti di carbonio. Questi due sono il metodo "top-down" e il metodo "bottom-up". Possiamo ottenere la produzione dei punti di carbonio attraverso questi processi tramite tecniche chimiche, elettrochimiche e fisiche.
Figura 01: punti di carbonio preparati da diverse fonti
Il metodo "top-down" prevede la scomposizione di grandi strutture di carbonio (ad es. grafite, nanotubi di carbonio e nanodiamante) in punti di carbonio con l'uso dell'ablazione laser, della scarica ad arco e del metodo elettrochimico.
Il metodo "dal basso" per la produzione di punti di carbonio coinvolge piccoli precursori come carboidrati, citrato e nanocompositi di silice polimerica. Queste sorgenti subiscono un trattamento idrotermale/solvotermico, percorsi sintetici supportati e sintetici a microonde.
Cosa sono i punti quantici?
I punti quantici sono piccole particelle semiconduttrici su scala nanometrica, con proprietà ottiche ed elettroniche che differiscono dalle grandi particelle secondo la meccanica quantistica. Se osserviamo i punti quantici attraverso l'illuminazione sotto la luce UV, un elettrone nel punto quantico tende a eccitarsi in uno stato con energia più elevata. Questo processo corrisponde alla transizione di un elettrone dalla banda di valance alla banda di conduttanza quando riguarda il punto quantico semiconduttore. Quindi l'elettrone eccitato può rientrare nella banda di valenza attraverso il rilascio della sua energia attraverso l'emissione di luce. Questa emissione di luce è denominata fotoluminescenza e possiamo illustrarla come segue:
Figura 02: Fotoluminescenza di punti quantici che danno colori diversi da punti quantici con dimensioni diverse
Di solito, le proprietà dei punti quantici sono intermedie rispetto a quelle dei semiconduttori sfusi e degli atomi o molecole discreti. Inoltre, le proprietà optoelettroniche dei punti quantici cambiano in funzione sia della dimensione che della forma. In genere, i punti quantici di grandi dimensioni emettono lunghezze d'onda lunghe e i colori emessi da questi punti quantici vanno dall'arancione al rosso. Al contrario, i piccoli punti quantici tendono ad emettere lunghezze d'onda più corte dando origine a colori come il blu e il verde. Tuttavia, possiamo osservare che il colore può variare a seconda dell'esatta composizione del punto quantico.
Le principali applicazioni dei punti quantici includono la produzione di transistor a elettrone singolo, la produzione di celle solari, la produzione di LED, le sorgenti di fotoni singoli, l'informatica quantistica, la ricerca sulla biologia cellulare, la microscopia e l'imaging medico.
Qual è la differenza tra punti di carbonio e punti quantici?
La differenza fondamentale tra punti di carbonio e punti quantici è che i punti di carbonio sono piccole nanoparticelle di carbonio, mentre i punti quantici sono piccole particelle semiconduttrici. I punti di carbonio sono utilizzati nella bioimaging, nel rilevamento, nella somministrazione di farmaci, nella catalisi, nell'optronica, ecc., mentre i punti quantici sono utilizzati nella produzione di transistor a elettrone singolo, nella produzione di celle solari, nella produzione di LED, nelle sorgenti di fotoni singoli, nel calcolo quantistico, nella ricerca sulla biologia cellulare, microscopia e imaging medico.
La seguente infografica elenca le differenze tra punti di carbonio e punti quantici in forma tabellare.
Riepilogo – Punti di carbonio contro punti quantici
Punti di carbonio e punti quantici rientrano nel campo della meccanica quantistica. Queste sono piccole particelle di nanoscala. Il differenza fondamentale tra punti di carbonio e punti quantici è quello i punti di carbonio sono piccole nanoparticelle di carbonio, mentre i punti quantici sono piccole particelle di semiconduttori.
