{"id":1793,"date":"2019-05-22T02:47:44","date_gmt":"2019-05-22T02:47:44","guid":{"rendered":"http:\/\/www.meetyoucarbide.com\/single-post-the-development-of-quantum-dots-from-definition-to-application\/"},"modified":"2020-05-04T13:12:06","modified_gmt":"2020-05-04T13:12:06","slug":"the-development-of-quantum-dots-from-definition-to-application","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pt\/o-desenvolvimento-de-pontos-quanticos-da-definicao-a-aplicacao\/","title":{"rendered":"O desenvolvimento de pontos qu\u00e2nticos - da defini\u00e7\u00e3o \u00e0 aplica\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"
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O desenvolvimento da nanotecnologia tem desempenhado um papel crucial na pesquisa cient\u00edfica nas \u00faltimas d\u00e9cadas. Os nanomateriais intermin\u00e1veis agora s\u00e3o amplamente utilizados em muitos campos, da cat\u00e1lise \u00e0 biomedicina. Entre v\u00e1rios nanomateriais, os nanocristais coloidais podem ser um dos materiais de ramifica\u00e7\u00e3o mais importantes e t\u00eam fortes perspectivas de aplica\u00e7\u00e3o em muitos campos. Paul Alivisatos, da Universidade da Calif\u00f3rnia em Berkeley, fez muitos trabalhos inovadores no campo nano. Ele fez essa pergunta na edi\u00e7\u00e3o inaugural da famosa revista Nano Letters [1]: Por que uma escala de escala espec\u00edfica pode definir uma? Ci\u00eancia e uma revista cient\u00edfica? Qual \u00e9 o ponto especial de uma escala nanom\u00e9trica t\u00e3o atraente? Aqui, compilamos uma pequena nota de rodap\u00e9 para tentar resolver esse problema resumindo o desenvolvimento de pontos qu\u00e2nticos (que \u00e9 o que Paul Alivisatos desempenhou um papel central no desenvolvimento de materiais de pontos qu\u00e2nticos) em v\u00e1rios campos.<\/div>\n

1. Defini\u00e7\u00e3o<\/h2>\n
Em geral, os nanocristais coloidais s\u00e3o fragmentos de um cristal com um tamanho de 1-100 nm em uma forma metaest\u00e1vel em solu\u00e7\u00e3o. Devido ao seu tamanho f\u00edsico e ao tamanho cr\u00edtico de muitas propriedades, consider\u00e1vel propor\u00e7\u00e3o at\u00f4mica da superf\u00edcie, muitas propriedades dos nanocristais coloidais mostram um fen\u00f4meno \u00fanico relacionado ao tamanho [3]. Tradicionalmente, os nanocristais coloidais s\u00e3o classificados principalmente em nanocristais coloidais de metais nobres e nanocristais coloidais semicondutores. De acordo com o efeito cl\u00e1ssico de confinamento qu\u00e2ntico, quando o raio geom\u00e9trico do nanocristais coloidal semicondutor for menor que o raio do exciton Boole do material a granel, os n\u00edveis de energia da banda de val\u00eancia e da banda de condu\u00e7\u00e3o aparecer\u00e3o em uma forma de distribui\u00e7\u00e3o discreta. Tem que estar relacionado ao tamanho. Assim, estudos cl\u00e1ssicos t\u00eam referido os nanocristais semicondutores com tamanhos de raio menores ou pr\u00f3ximos ao raio do exciton Boer como pontos qu\u00e2nticos.<\/div>\n

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Figura 1 Estrutura dos pontos qu\u00e2nticos (superf\u00edcie e n\u00facleo) [2]<\/div>\n

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Figura 2 Imagem TEM dos nanocristais de CdSe monodispersos [4]<\/div>\n
No est\u00e1gio inicial do desenvolvimento dos pontos qu\u00e2nticos, a pesquisa se concentrou no campo dos calcogenetos met\u00e1licos. Em 1993, o grupo Bawendi do MIT [4] injetou compostos organomet\u00e1licos em solventes de alta temperatura, e os compostos foram decompostos termicamente e nucleados em solu\u00e7\u00e3o para obter calcogenetos met\u00e1licos como o seleneto de c\u00e1dmio (CdSe) com boa dispersibilidade. Nanocristalino. Esses nanocristais semicondutores de alta qualidade t\u00eam uma distribui\u00e7\u00e3o de tamanho de di\u00e2metro na faixa de cerca de 1 nm a 12 nm, possuem uma estrutura cristalina uniforme e exibem caracter\u00edsticas de emiss\u00e3o e absor\u00e7\u00e3o de luz dependentes do tamanho. Este \u00e9 um cl\u00e1ssico antigo do estudo sistem\u00e1tico de pontos qu\u00e2nticos no r\u00e1pido desenvolvimento da pesquisa de nanocristais semicondutores. No entanto, ap\u00f3s d\u00e9cadas de pesquisa em desenvolvimento, o conceito de pontos qu\u00e2nticos tamb\u00e9m foi estendido dos nanocristais semicondutores originais e, atualmente, materiais como pontos qu\u00e2nticos de perovskita, pontos qu\u00e2nticos de carbono e pontos qu\u00e2nticos inorg\u00e2nicos sem c\u00e1dmio tornaram-se hotspots de pesquisa. Portanto, a aplica\u00e7\u00e3o desses materiais emergentes tamb\u00e9m estar\u00e1 envolvida.<\/div>\n

2.Led<\/h2>\n

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Figura 3 Impress\u00e3o a jato de tinta QLED [7]<\/div>\n
J\u00e1 em 1994, P. Alivisatos et al. primeiros pontos qu\u00e2nticos CdSe combinados com pol\u00edmeros semicondutores para a fabrica\u00e7\u00e3o de novos diodos eletroluminescentes h\u00edbridos org\u00e2nico-inorg\u00e2nicos. Ao desenvolver novas t\u00e9cnicas de montagem, os pesquisadores constru\u00edram pontos qu\u00e2nticos multicamadas que permitem o transporte de cargas. As vantagens dos diodos semicondutores inorg\u00e2nicos a granel tradicionais na estabilidade t\u00e9rmica, qu\u00edmica e mec\u00e2nica tamb\u00e9m foram mantidas [5]. No entanto, a camada org\u00e2nica desses dispositivos ter\u00e1 mobilidade de portadora muito baixa e condutividade nanocristalina, o que arrasta diretamente a efici\u00eancia do dispositivo fotovoltaico. Por volta de 2006, SJ Rosenthal [6] e outros prepararam um nanocristais de CdSe ultra-pequeno como f\u00f3sforo branco. Os pontos qu\u00e2nticos s\u00e3o muito uniformes em tamanho e grandes em \u00e1rea de superf\u00edcie espec\u00edfica, o que aumenta significativamente a probabilidade de el\u00e9trons e buracos interagirem na superf\u00edcie dos nanocristais, de modo que o deslocamento de Stokes dos nanocristais possa atingir 40-50 nm e exibir amplo espectro emiss\u00e3o na regi\u00e3o vis\u00edvel. Caracter\u00edsticas. A inven\u00e7\u00e3o deste novo f\u00f3sforo branco expandiu bastante as perspectivas de aplica\u00e7\u00e3o de diodos emissores de luz de pontos qu\u00e2nticos (QLEDs). Nos \u00faltimos anos, a prepara\u00e7\u00e3o em laborat\u00f3rio de dispositivos prot\u00f3tipos QLED amadureceu gradualmente na pesquisa de projeto e mecanismo [7], e a promo\u00e7\u00e3o da produ\u00e7\u00e3o industrial de matrizes de pixel RGB de \u00e1rea grande tamb\u00e9m se tornou um ponto de acesso \u00e0 pesquisa. Atualmente, o desenvolvimento de tecnologias de padroniza\u00e7\u00e3o, como impress\u00e3o a jato de tinta e impress\u00e3o por transfer\u00eancia, lan\u00e7ou as bases para a maturidade da tecnologia de exibi\u00e7\u00e3o em grandes \u00e1reas da QLED e promoveu significativamente a aplica\u00e7\u00e3o comercial da QLED.<\/div>\n

3. Imagens vivas<\/h2>\n

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Figura 4 pontos de carbono para imagens \u00f3pticas in vivo [11]<\/div>\n
A fluoresc\u00eancia \u00e9 uma ferramenta que possui uma ampla gama de aplica\u00e7\u00f5es no campo biol\u00f3gico. Em compara\u00e7\u00e3o com os corantes fluorescentes tradicionais, os pontos qu\u00e2nticos t\u00eam caracter\u00edsticas de alto brilho de emiss\u00e3o, grande coeficiente de extin\u00e7\u00e3o molar e amplo espectro de absor\u00e7\u00e3o e podem ser usados como substitutos de corantes fluorescentes ou prote\u00ednas fluorescentes. P. Alivisatos et al. [8] usaram pontos qu\u00e2nticos para marca\u00e7\u00e3o de fibroblastos em 1998, o que abriu a aplica\u00e7\u00e3o de pontos qu\u00e2nticos como sondas fluorescentes para imagens biom\u00e9dicas. A equipe de pesquisa de Nie Shuming tamb\u00e9m fez um trabalho pioneiro no campo da imagem. A equipe de pesquisa n\u00e3o apenas usou o acoplamento covalente de pontos qu\u00e2nticos de casca de n\u00facleo de sulfeto de zinco \/ seleneto de c\u00e1dmio com biomacromol\u00e9culas j\u00e1 em 1998 para obter um rastreamento n\u00e3o isot\u00f3pico ultra-sens\u00edvel [9], como tamb\u00e9m percebeu pela primeira vez em animais vivos. Os estudos de imagem e alvo de tumor [10] desenvolveram estudos de diagn\u00f3stico para a doen\u00e7a dos pontos qu\u00e2nticos. Nanocristais inorg\u00e2nicos, especialmente nanocristais \u00e0 base de c\u00e1dmio, podem causar efeitos t\u00f3xicos nos organismos; portanto, a s\u00edntese de pontos qu\u00e2nticos com excelente biocompatibilidade tem sido um ponto de pesquisa. Por exemplo, a pesquisa de pontos qu\u00e2nticos sint\u00e9ticos \u00e0 base de cobre ou prata pode reduzir efetivamente a toxicidade biol\u00f3gica dos materiais. Al\u00e9m disso, o desenvolvimento de pontos qu\u00e2nticos sem metal tamb\u00e9m \u00e9 uma estrat\u00e9gia importante. Os pontos de carbono sintetizados por Ya-Ping Sun et al. ainda ret\u00eam consider\u00e1vel intensidade de fluoresc\u00eancia ap\u00f3s a inje\u00e7\u00e3o em camundongos [11]. Al\u00e9m da toxicidade, otimizar a regi\u00e3o de emiss\u00e3o de pontos qu\u00e2nticos para melhor se adaptar \u00e0s janelas bio-\u00f3pticas no infravermelho pr\u00f3ximo tamb\u00e9m \u00e9 um desafio para aplica\u00e7\u00f5es m\u00e9dicas nanocristalinas.<\/div>\n

Tratamento 4.Cancer<\/h2>\n

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Figura 5 Mecanismo de gera\u00e7\u00e3o de oxig\u00eanio singlete de pontos qu\u00e2nticos de grafeno [13]<\/div>\n
A terapia fotodin\u00e2mica agora evoluiu para um programa de tratamento de c\u00e2ncer aprovado pela FDA. Em geral, os f\u00e1rmacos fotossensibilizadores s\u00e3o estimulados no corpo a produzir esp\u00e9cies reativas de oxig\u00eanio que matam as c\u00e9lulas tumorais. No entanto, o fotosensibilizador \u00e9 pobre em solubilidade em \u00e1gua e tende a perder a atividade fotoqu\u00edmica devido \u00e0 agrega\u00e7\u00e3o no corpo. Em 2003, a equipe Burda [12] explicou pela primeira vez o potencial de desenvolvimento dos pontos qu\u00e2nticos do CdSe como um fotossensibilizador. As propriedades \u00f3pticas dos pontos qu\u00e2nticos determinam que ele \u00e9 um poderoso absorvedor de f\u00f3tons que transfere energia com efici\u00eancia e sua funcionaliza\u00e7\u00e3o da superf\u00edcie aumenta a dispers\u00e3o no corpo. Para resolver o problema de toxicidade, Wang Pengfei, do Instituto de F\u00edsica e Qu\u00edmica da Academia Chinesa de Ci\u00eancias e a equipe conjunta de Wenjun Zhang, da Universidade da Cidade de Hong Kong [13], descobriram que os pontos qu\u00e2nticos de grafeno podem produzir eficientemente singlete oxig\u00eanio e agir sobre tumores vivos para matar tumores. Al\u00e9m disso, pesquisas recentes estenderam materiais qu\u00e2nticos para aplica\u00e7\u00e3o de terapia fotot\u00e9rmica de tumor e radioterapia.<\/div>\n

Fotoss\u00edntese 5.Artificial<\/h2>\n

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Figura 6 Vantagens da aplica\u00e7\u00e3o de pontos qu\u00e2nticos no campo da fotoss\u00edntese artificial [14]<\/div>\n
De acordo com o efeito qu\u00e2ntico de confinamento, a folga de banda dos pontos qu\u00e2nticos pode ser artificialmente ajustada por um m\u00e9todo apropriado, de modo que a regi\u00e3o de emiss\u00e3o de absor\u00e7\u00e3o dos pontos qu\u00e2nticos possa cobrir toda a faixa espectral da luz vis\u00edvel em compara\u00e7\u00e3o com os materiais a granel e os materiais moleculares correspondentes. corantes. Al\u00e9m disso, os efeitos de gera\u00e7\u00e3o de exciton e separa\u00e7\u00e3o de carga dos pontos qu\u00e2nticos s\u00e3o mais control\u00e1veis; portanto, a aplica\u00e7\u00e3o de pontos qu\u00e2nticos no campo da cat\u00e1lise tamb\u00e9m \u00e9 uma quest\u00e3o muito importante. Na d\u00e9cada de 1980, pesquisas sobre a modifica\u00e7\u00e3o de pontos qu\u00e2nticos no \u00f3xido de platina ou rut\u00eanio [15] e outros promotores podem catalisar a hidr\u00f3lise. Desde ent\u00e3o, os pesquisadores v\u00eam trabalhando na constru\u00e7\u00e3o da fotoss\u00edntese artificial baseada em pontos qu\u00e2nticos e otimizando continuamente seu desempenho. Em 2012, uma importante inova\u00e7\u00e3o foi feita na produ\u00e7\u00e3o fotocatal\u00edtica de hidrog\u00eanio de sistemas catal\u00edticos de pontos qu\u00e2nticos. Krauss et al. [16] descobriram que ap\u00f3s os pontos qu\u00e2nticos do CdSe serem revestidos com \u00e1cido lip\u00f3ico, os pontos qu\u00e2nticos eram facilmente ligados ao sistema de \u00edons n\u00edquel-\u00e1cido lip\u00f3ico para formar um sistema catal\u00edtico h\u00edbrido. Sob irradia\u00e7\u00e3o vis\u00edvel, esse sistema pode manter a produ\u00e7\u00e3o ativa de hidrog\u00eanio por pelo menos 360 horas (rendimento qu\u00e2ntico de at\u00e9 36%), melhorando consideravelmente as perspectivas de aplica\u00e7\u00e3o de catalisadores de metais n\u00e3o preciosos. At\u00e9 agora, ap\u00f3s d\u00e9cadas de desenvolvimento de sistemas de fotoss\u00edntese artificial, entrou no est\u00e1gio de explorar a produ\u00e7\u00e3o em massa e o uso em larga escala, os pontos qu\u00e2nticos estabeleceram vantagens sobre os metais preciosos em termos de fonte de aquisi\u00e7\u00e3o e custo de produ\u00e7\u00e3o, mas o desenvolvimento de materiais livres de c\u00e1dmio Os pontos qu\u00e2nticos sens\u00edveis ao meio ambiente e vis\u00edveis \u00e0 luz vis\u00edvel (como os pontos qu\u00e2nticos de seleneto de zinco) continuam sendo um desafio para a implementa\u00e7\u00e3o de novos sistemas de convers\u00e3o de energia.<\/div>\n

Ponto qu\u00e2ntico 6.Perovskite<\/h2>\n

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Figura 7 Estrutura e propriedades dos pontos qu\u00e2nticos de perovskita com halogeneto de bismuto e chumbo [17]<\/div>\n
At\u00e9 agora, os nanocristais de sulfeto met\u00e1lico s\u00e3o os materiais qu\u00e2nticos de pontos qu\u00e2nticos mais desenvolvidos e aprofundados, e possuem a mais ampla gama de aplica\u00e7\u00f5es. Nos \u00faltimos cinco anos, os pontos qu\u00e2nticos com uma estrutura cristalina de perovskita se tornaram um hotspot de pesquisa emergente. Esse novo tipo de ponto qu\u00e2ntico n\u00e3o \u00e9 mais um sulfeto de metal. Em vez disso, \u00e9 um halogeneto de metal. Um haleto de metal com uma estrutura de perovskita exibe propriedades \u00fanicas, como supercondutividade e propriedades ferroel\u00e9tricas, que n\u00e3o est\u00e3o dispon\u00edveis em pontos qu\u00e2nticos convencionais. Os primeiros nanocristais de perovskita h\u00edbridos org\u00e2nicos-inorg\u00e2nicos t\u00eam a desvantagem de serem extremamente sens\u00edveis a fatores ambientais como oxig\u00eanio e umidade, o que limita o desenvolvimento deste material. Quase ao mesmo tempo, o grupo de pesquisa de Kovalenko [17] foi pioneiro na prepara\u00e7\u00e3o de pontos qu\u00e2nticos de perovskita de halogeneto de bismuto totalmente inorg\u00e2nico em 2014. Este ponto qu\u00e2ntico coloidal possui uma estrutura cristalina c\u00fabica de perovskita, enquanto o raio do exciton Bohr n\u00e3o excede 12 nm e, portanto, exibe propriedades espectrais dimensionalmente relacionadas. Este material emergente combina as vantagens de pontos qu\u00e2nticos e materiais de perovskita para estender as aplica\u00e7\u00f5es potenciais de pontos qu\u00e2nticos. Nos \u00faltimos dois anos, os pontos qu\u00e2nticos de perovskita n\u00e3o foram usados apenas em c\u00e9lulas fotovoltaicas e dispositivos de exibi\u00e7\u00e3o optoeletr\u00f4nicos, mas ainda n\u00e3o foram fabricados. Novos materiais a laser [18] oferecem novas estrat\u00e9gias.<\/div>\n

7.Resumo<\/h2>\n
Os pontos qu\u00e2nticos s\u00e3o materiais representativos para explicar o "efeito tamanho" dos chamados nanomateriais. Eles t\u00eam sido aplicados mais amplamente em mais e mais campos, desde dispositivos optoeletr\u00f4nicos at\u00e9 fotocat\u00e1lise e biodetec\u00e7\u00e3o, cobrindo quase as necessidades di\u00e1rias atuais e futuras. No entanto, devido a limita\u00e7\u00f5es de espa\u00e7o, muitos materiais para membros da fam\u00edlia de pontos qu\u00e2nticos, como pontos qu\u00e2nticos de sil\u00edcio, n\u00e3o foram mencionados, e a introdu\u00e7\u00e3o de aplica\u00e7\u00f5es de materiais permaneceu em pesquisa representativa. Ao resumir esses paradigmas cl\u00e1ssicos de pesquisa, espera-se que o desenvolvimento de pontos qu\u00e2nticos possa ser resumido at\u00e9 certo ponto.<\/div>\n
Refer\u00eancias<\/div>\n
Bem-vindo ao Nano Letters. Nano letras. 2001, 1, 1.<\/div>\n
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The development of nanotechnology has played a crucial role in scientific research in recent decades. The endless nanomaterials are now widely used in many fields from catalysis to biomedicine. Among various nanomaterials, colloidal nanocrystals may be one of the most important branch materials, and it has strong application prospects in many fields. Paul Alivisatos of…<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[79],"tags":[],"class_list":["post-1793","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-materials-weekly"],"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1793","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1793"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1793\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1793"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1793"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1793"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}