பல வண்ணங்கள், இன்னும் ஒரே பொருள்

நானோ தொழில்நுட்ப உலகில் ஒரு பயணம் - பகுதி 1; குவாண்டம் புள்ளிகள்

அறிவியல் புனைகதை கடவுச்சொல் பிங்கோ விளையாட்டில், நானோ தொழில்நுட்பம் எப்போதும் இருக்கும். “குவாண்டம்” க்கு அடுத்து இது பொதுவாக “அறிவியல் புனைகதை” என்று பொருள்படும், ஆனால் நானோ தொழில்நுட்பம் உண்மையானது மற்றும் மந்திரத்திலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ளது. நானோ தொழில்நுட்பத் துறை நம்பமுடியாத அளவிற்கு விரிவானது மற்றும் தொலைநோக்குடையது. நம் வாழ்வின் கிட்டத்தட்ட ஒவ்வொரு அம்சமும் ஏற்கனவே இல்லாதிருந்தால், அது பாதிக்கப்படலாம். இதன் பொருள் ஆராய்வதற்கு நிறைய பகுதிகள் உள்ளன, ஒவ்வொன்றும் அதன் சொந்த சவால்கள் மற்றும் வெகுமதிகளைக் கொண்டுள்ளன. நானோ தொழில்நுட்பத்தின் யோசனை நீண்ட காலமாக இருந்தபோதிலும், சமீபத்திய ஆண்டுகளில் மட்டுமே நாங்கள் முன்னேறத் தொடங்குகிறோம். இந்த தொடரில் நான் உங்களுக்கு பிடித்த சில நானோ தொழில்நுட்பங்கள், அவற்றில் எனது சில பணிகள் மற்றும் ஒவ்வொரு துறையும் எங்கு செல்கிறேன் என்று சுற்றுப்பயணம் செய்ய விரும்புகிறேன்.

காட்மியம் செலினைடு குவாண்டம் புள்ளிகள்

எந்தவொரு நானோ பொருட்களுடனான எனது முதல் அனுபவங்களில் ஒன்று குவாண்டம் புள்ளி என்று அழைக்கப்படுகிறது. நான் தொடரும் முன் சிறிய விஷயங்களைப் பற்றி கொஞ்சம் விளக்க வேண்டும். அணுக்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் குவாண்டம் மட்டத்தில், பாரம்பரிய நியூட்டனின் இயற்பியல் பற்றிய நமது கருத்துக்கள் சாளரத்திற்கு வெளியே செல்கின்றன. நிச்சயமற்ற கொள்கை மற்றும் பொருளின் அலை / துகள் இருமை போன்ற விஷயங்கள் ஆளும் விதிகளாகின்றன. இந்த குவாண்டம் விந்தையான உலகத்துக்கும் நாம் அதிகம் அறிந்த உலகத்துக்கும் இடையிலான வரிசையில் குவாண்டம் புள்ளிகள் உள்ளன. சில நூறு முதல் சில ஆயிரம் அணுக்களை மட்டுமே கொண்ட இந்த துகள்கள் சில வித்தியாசமான பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. துகள்கள் முழு அலகு 1 ஒற்றை அணு போல செயல்படுகின்றன. எனவே அவற்றின் பண்புகள் அவை உருவாக்கிய பொருளால் வரையறுக்கப்படுவதைக் காட்டிலும், அவற்றின் பண்புகள் அவற்றின் அளவு மற்றும் வடிவத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன. இது வெளிப்படும் பொதுவான வழி துகள்களின் நிறத்தில் உள்ளது, குறிப்பாக துகள்கள் உறிஞ்சும் நிறம் (அல்லது ஒளியின் அலைநீளம்) மற்றும் அவை உமிழும் வண்ணம். பெரிய குவாண்டம் புள்ளிகளில் நீங்கள் ஒரு ஒளியைப் பிரகாசித்தால், அவை அதிக சிவப்பு நிறமாகத் தோன்றும் நீண்ட அலைநீளத்தை வெளியிடும், அதேசமயம் நீங்கள் ஒரு சிறிய குவாண்டம் புள்ளியைப் போலவே செய்தால், அவை குறுகிய மற்றும் அதிக நீல நிறத்தில் இருக்கும் அலைநீளத்தை வெளியிடும். இந்த முறையைப் பயன்படுத்தி, துகள்களின் அளவை மாற்றுவதன் மூலம் குறிப்பிட்ட பண்புகளைக் கொண்டிருப்பதை துல்லியமாக மாற்றலாம். குவாண்டம் புள்ளிகளால் நீங்கள் ஒரு டஜன் வண்ணங்களை உருவாக்க ஒரு டஜன் வெவ்வேறு மூலக்கூறுகளை வடிவமைக்க தேவையில்லை, நீங்கள் அளவை மாற்றலாம்.

குவாண்டம் புள்ளிகள் முதன்முதலில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டபோது அவை காட்மியம் சல்பைட் மற்றும் காட்மியம் செலினைடு போன்ற குறைக்கடத்திகளிலிருந்து உருவாக்கப்பட்டன. இந்த குவாண்டம் புள்ளிகள் பிரகாசமாக ஒளிரும் மற்றும் ஒருங்கிணைக்க எளிதானது. அவை மிகவும் நச்சுத்தன்மையுள்ளவை என்பதில் அவர்களுக்கு ஒரு உண்மையான தீங்கு இருக்கிறது. இருப்பினும் சமீபத்திய ஆண்டுகளில், மிகவும் பாதுகாப்பான மாற்றுகள் மிகவும் பொதுவானவை. நான் உருவாக்கிய முதல் குவாண்டம் புள்ளிகள் காட்மியத்திலிருந்து தயாரிக்கப்படவில்லை, மாறாக சாதாரண அட்டவணை சர்க்கரையிலிருந்து. நான் அவற்றை உருவாக்க ஹைட்ரோ வெப்ப தொகுப்பு என்ற ஒரு நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தினேன், இது ஒரு நீர்த்த சர்க்கரை கரைசலை நான் சூடாக்கினேன், அதையெல்லாம் அழுத்தத்தில் வைத்திருந்தேன் என்று சொல்வதற்கான ஒரு ஆடம்பரமான வழியாகும். உள்ளூர் வன்பொருள் கடையில் இருந்து எனக்குக் கிடைத்த இரண்டு குழாய் பொருத்துதல்களிலிருந்து தீர்வை அழுத்தமாக வைத்திருக்க அனுமதிக்கும் எனது அழுத்தக் கப்பல். இப்போது, ​​உயர் அழுத்தம் மிகவும் ஆபத்தானது என்பதால் இதை மீண்டும் செய்ய நான் பரிந்துரைக்க மாட்டேன், ஆனால் ஆச்சரியப்படும் விதமாக எனக்கு ஒருபோதும் பேரழிவு தோல்விகள் ஏற்படவில்லை.

வீட்டில் தயாரிக்கப்பட்ட குழாய் பொருத்தும் உலை (இடது) vs வணிக எஃகு / டெல்ஃபான் உலை (வலது)

நான் என் சமையலறை அடுப்பில் 180 டிகிரியில் 8 மணி நேரம் என் சர்க்கரை திரவத்தை சுட்டேன், பின்னர் அதை குளிர்விக்க வெளியே எடுத்தேன். நான் என் உலை திறந்தேன் மற்றும் இந்த அடர் பழுப்பு கரைசலில் இருந்தது. முதலில் எதுவும் நடந்திருக்கிறதா என்று எனக்கு சந்தேகம் இருந்தது, ஆனால் பின்னர் நான் புற ஊதா ஒளியை இயக்கினேன். திரவத்தின் மேற்பரப்பு ஒரு அழகான வெளிர் நீல நிறத்தில் ஒளிரும். கார்பன் அடிப்படையிலான குவாண்டம் புள்ளிகளை வெற்றிகரமாக செய்தேன். இது சில பரிசோதனைகளை எடுத்தது, ஆனால் இறுதியில் மஞ்சள் மற்றும் பச்சை புள்ளிகளை உருவாக்க முடிந்தது, முதலில் சர்க்கரையைப் பயன்படுத்தினேன், ஆனால் பின்னர் ஜெலட்டின் போன்ற பிற கார்பன் மூலங்களைப் பயன்படுத்தினேன். நிச்சயமாக, இவை அனைத்தும் காகிதங்களை பிரதிபலிப்பதாக இருந்தன, ஆனால் தரையிறக்கும் ஆராய்ச்சி அல்ல, ஆனால் தொழில்நுட்பம் சில விலையுயர்ந்த ஆய்வகத்திற்கு வெளியே வேலை செய்ய முடியும் என்பதற்கு இது சான்றாகும். உங்களுக்கு நானோபூர் நீர் அல்லது விலையுயர்ந்த உலைகள் தேவையில்லை, ஒரு கார்பன் மூல, வெப்பம் மற்றும் அழுத்தம்.

எளிய அட்டவணை சர்க்கரையிலிருந்து தயாரிக்கப்படும் கார்பன் குவாண்டம் புள்ளிகள்

எனவே இவை அனைத்தும் ஏன் முக்கியம்? குவாண்டம் புள்ளிகள் சரிசெய்யக்கூடிய பண்புகள் உறிஞ்சுதல் அல்லது உமிழ்வு ஒளி தேவைப்படும் எதற்கும் ஏற்றதாக அமைகின்றன. குவாண்டம் புள்ளிகள் எத்தனை தொழில்நுட்பங்களில் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும் என்பதை கற்பனை செய்வது கடினம் அல்ல. எல்.ஈ.டி முதல் சோலார் பேனல்கள் வரை அனைத்திலும் விஞ்ஞானிகள் ஏற்கனவே தங்கள் வழியைக் கண்டுபிடித்து வருகின்றனர், மேலும் இரண்டையும் இன்னும் திறமையாக செய்கிறார்கள். எல்.ஈ.டிகளைப் பொறுத்தவரை, நீங்கள் விரும்பியதை சரியாக மாற்றலாம். சோலார் பேனல்களைப் பொறுத்தவரை, வெவ்வேறு அளவிலான குவாண்டம் புள்ளியைக் கலப்பதன் மூலம் ஒளியின் வெவ்வேறு அலைநீளங்களை உறிஞ்சும் ஒரு பொருளை நீங்கள் உருவாக்க முடியும்.

சாதாரண ஃப்ளோரசன்ட் சாயங்களைப் பயன்படுத்தி ஒரு சாய லேசர்

பெரும்பாலும் இது பழைய காட்மியம் அடிப்படையிலான புள்ளிகளால் செய்யப்படுகிறது, ஆனால் மிக சமீபத்தில் கார்பன் மற்றும் கிராபெனின் அடிப்படையிலான குவாண்டம் புள்ளிகள் போட்டியிடத் தொடங்குகின்றன. மற்றொரு பயன்பாடு சாய அடிப்படையிலான ஒளிக்கதிர்களில் இருக்கும். சாய ஒளிக்கதிர்கள் மிகச் சிறந்தவை, ஏனென்றால் நீங்கள் எந்த சாயத்தைப் பயன்படுத்துகிறீர்கள் என்பதை மாற்றுவதன் மூலம், நீங்கள் வேறு வண்ண லேசர் கற்றைகளைப் பெறுவீர்கள். இருப்பினும் பொதுவாக சாயங்கள் விலை உயர்ந்தவை மற்றும் சில வண்ணங்களில் மட்டுமே வரும், எனவே விருப்பங்கள் குறைவாகவே இருக்கும். குவாண்டம் புள்ளிகளுடன், உங்கள் துகள்களின் அளவை மாற்றுவதன் மூலம் எந்த நிறத்திலும் லேசரை உருவாக்கலாம். இறுதியாக, நாம் உயிரியலுக்கு வருகிறோம், அங்கு வண்ணத்தின் தேவை முன்னெப்போதையும் விட அதிகமாக உள்ளது. முதல் செயற்கை சாயங்கள் தயாரிக்கப்படும் வரை, கலத்தின் மறைக்கப்பட்ட உலகம் பார்வைக்கு வரத் தொடங்கியது. திடீரென்று விஞ்ஞானிகள் தனிப்பட்ட துண்டுகளையும் அவர்கள் என்ன செய்கிறார்கள் என்பதையும் பார்க்க முடிந்தது. ஆனால் மீண்டும், உயிரியலாளர்கள் குறைந்த எண்ணிக்கையிலான கலவைகள் மற்றும் வண்ணங்களுக்கு மட்டுப்படுத்தப்பட்டவர்கள். குவாண்டம் புள்ளிகள் சிறியவை, அவை வழக்கமான பல கறை படிந்த நடைமுறைகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படலாம், மேலும் அவை உயிரியலாளர் பார்க்க வேண்டிய அனைத்தையும் ஒட்டிக்கொள்ளும் வகையில் வடிவமைக்கப்படலாம். பலவிதமான சாத்தியமான வண்ணங்களுடன், ஒரு உயிரியலாளர் ஒரே நேரத்தில் பல்வேறு விஷயங்களை கறைபடுத்தி, அவை அனைத்தும் எவ்வாறு தொடர்பு கொள்கின்றன என்பதைக் காணலாம். இவை எல்லாவற்றிலிருந்தும், எதிர்கால தொழில்நுட்பங்களில் குவாண்டம் புள்ளிகள் முக்கிய பங்கு வகிக்கும் என்பது தெளிவாகிறது, மேலும் நாங்கள் மேற்பரப்பை மட்டுமே கீறத் தொடங்குகிறோம். சில குழுக்கள் ஒரு குவாண்டம் கணினியை உருவாக்க அவற்றைப் பயன்படுத்த முயற்சிப்பதைக் கூட பரிசீலித்து வருகின்றன, ஆனால் இது மற்றொரு நேரத்திற்கான விவாதம். எனது நானோ-பொறியியல் கருவித்தொகுப்பில் குவாண்டம் புள்ளிகள் எப்போதும் இடம் பெறும். பல அற்புதமான வாய்ப்புகள் உள்ளன, அவை அனைத்தையும் ஆராய்வதில் நான் மகிழ்ச்சியடைகிறேன்.

வண்ணமயமான ஃப்ளோரசன்ட் நானோ துகள்களின் தொகுப்பு