Geleceğin Kuantum Noktaları: Ucuz, Toksik Olmayan Karbon Nanodotlar
Kuantum noktaları olarak adlandırılan küçük floresan yarı iletken noktalar, çeşitli sağlık ve elektronik teknolojilerde çok kullanışlıdır ancak toksik ve pahalı metallerden yapılmaktadır. Toksik olmayan ve ekonomik karbon bazlı noktaların da üretimi mümkün ve kolaydır, ancak daha az ışık yayma gibi bir dezavantajı vardır. Ultra hızlı nanometrik görüntüleme özelliğine sahip yeni bir çalışmada, karbon nokta popülasyonları arasında iyi ve kötü yayıcılar bulundu. Araştırmacılar, bu gözlemin, yalnızca en iyi yayıcıların seçilmesiyle, birçok uygulamada toksik metal kuantum noktalarının yerini alacak şekilde karbon nanodotların saflaştırılabileceğini öne sürdü.
Proceedings of the National Academy of Sciences’da yayınlanan bulgular, Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign ve Maryland Üniversitesi, Baltimore County’den araştırmacıları, Illinois Beckman İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü aracılığıyla ortak bir projede bir araya getirdi.
Çalışmaya liderlik eden Illinois kimya profesörü Martin Gruebele, ” Bu çalışmaya başlarken, tüm karbon noktalarının yalnızca kötü yayıcılardan mı oluştuğunu ya da bir kısmının mükemmel yayıcı olup diğerlerinin kötü olup olmadığını bilmiyorduk ” dedi. “Ama eğer iyi ve kötü yayıcıların varlığını gösterebilirsek, belki de karışımdan mükemmel olanları seçmenin bir yolunu bulabileceğimizi biliyorduk”diye ekledi.
Gruebele, karbon noktalarının iyi mi yoksa kötü ışık yayıcı mı olduğunu belirlemenin onları görebilmekle başladığını söyledi. Noktaların çapı 10 nanometreden daha azdır ve uyarıldıklarında, pikosaniye cinsinden veya saniyenin milyarda birinin binde birinde floresan olup olmayacağına karar verirler.
Gruebele,” daha önce geliştirdiğimiz tek moleküllü absorpsiyon tarama tünelleme mikroskobumuzu kullanarak, yalnızca zaman çözünürlüğü olmayan uyarılma durumlarını görüntüleyebildik ” dedi. “Bununla birlikte, bu çalışmada, gerçek nanometre uzay çözünürlüğünü femtosaniye (saniyenin katrilyonda biri veya milyarda birinin milyonda biri) zaman çözünürlüğü ile birleştirerek kuantum noktalarının uyarılma hallerinde iken kaydedebiliriz” diye ekledi.
Ekip, enerji uyarımının bu iki yoldan birini izleyerek olduğunu belirledi: Ya ışık yayarak yada floresanlaşma şansı elde etmeden önce enerjiyi ısı olarak dışarı atarak.
Gruebele, “Toplu popülasyonlarda, belirli bir karbon nanodot popülasyonunun yaklaşık
% 20’sinin mükemmel yayıcılar olduğunu, yaklaşık % 80’inin ise ısıyı dısarı atmadan önce çok kısa bir ışık yayma durumuna sahip olduğunu gördük.” dedi. “Farklı popülasyonların olduğunu görebilmek, bize sadece mükemmel ışık yayıcıları seçerek karbon nokta popülasyonlarını saflaştırmanın mümkün olabileceğini söylüyor” dedi.
Gruebele, mükemmel noktaları seçme yeteneğinin verimli karbon bazlı noktalar kavramını gerçeğe dönüştürebileceğini söyledi. “Metal kuantum noktaları genellikle canlıların hücrelerinin sağlığını izlemek için kullanılır.Toksik olmayan, ekonomik bir seçeneğe sahip olmak önemli bir ilerleme olacaktır” dedi.
Ayrıca yeni görüntüleme teknolojisi ile araştırmacıların bazı noktaların neden hiç yanmadığını gözlemlemelerine olanak tanıdı ve bu da araştırmacılara bir gün mükemmel ışık yayan karbon noktaları sentezleyebileceklerine dair bir umut olduğunu gösterdi.
Gruebele, “Artık sorunu tanımlayan bir alete sahip olduğumuzu biliyoruz,” dedi. “Bunu karbon nokta gruplarını saflaştırmak için mi yoksa mükemmel ışık yayan karbon noktalarının sentezlenmesine yardımcı olmak için mi kullanacağımız, şimdi sadece bir sonraki adımımız olan bir soru”dedi.
Kaynak: sciencedaily.com
