Results found: 1

Search results

Sort By:

Limit search:

Quantum dots: a bridge between quantum mechanics and advanced technologies

100%

Zienkiewicz T., Barański J.

Aviation and Security Issues

2023

vol. 4

issue 2

65-81

Już od lat osiemdziesiątych ubiegłego wieku zauważono, że struktury ograniczone przestrzennie do rozmiarów rzędu nanometrów wykazują fascynujące zjawiska, które otwierają nowe możliwości badań oraz zastosowań w wielu dziedzinach nauki. Tak rygorystyczne ograniczenie przestrzenne powoduje, że dominującą rolę w transporcie ładunków odgrywają zjawiska kwantowe takie jak wzbudzenia czy tunelowanie. Otworzyło to nowe kierunki badań nad mikroelektroniką opartą o wykorzystanie zjawisk kwantowych. Te nowe kierunki obejmują zdolność do tworzenia, charakteryzowania i manipulowania sztucznymi strukturami, których cechy są kontrolowane na poziomie atomowym. Dotyczą one różnorodnych dziedzin badawczych, takich jak mechanika, inżynieria, fizyka, chemia, nauki o materiałach i biologia molekularna czy medycyna. Podstawowy budulec nowoczesnych urządzeń elektronicznych wykorzystujących zjawiska kwantowe stanowią struktury ograniczone przestrzennie we wszystkich trzech wymiarach. Takie kwazizerowymiarowe obiekty nazywane są kropkami kwantowymi. Kropki kwantowe wykorzystywane są zarówno w badaniach podstawowych, jak również przy zastosowaniach praktycznych. Ograniczenie przestrzenne powoduje, że QD mogą być traktowane jako sztuczne atomy o kontrolowalnych poziomach energetycznych. Okazało się to nieocenione przy badaniach zjawisk wielociałowych występujących również w materiałach litych. Silne korelacje elektronowe, interferencje, kwantowe dekoherencje czy efekty spinowe to tylko kilka przykładów. Równolegle do tych prac kropki kwantowe były również badane pod kątem praktycznym. Zdolność do absorbowania promieniowania o ściśle określonych długościach fal spowodowała, że kropki kwantowe wykorzystano do konstrukcji fotodetektorów łączących w sobie cechy takie jak wysoka czułość, szybki czas reakcji czy możliwość dostrajania. Te same własności spowodowały, że technologie oparte o kropki kwantowe znalazły zastosowanie nawet w domowych warunkach. Diody emitujące światło o bardzo dobrze określonej długości fal wykorzystano do tworzenia ekranów QLED o nieosiągalnej dotychczas rozdzielczości. W medycynie kropki kwantowe wykorzystuje się jako markery nowotworowe, które selektywnie wiążą się z komórkami nowotworowymi. Kropki kwantowe stanowią również podstawową jednostkę w jednoelektronowych tranzystorach. Niniejszy artykuł zawiera kompleksowy przegląd podstawowej fizyki rządzącej kropkami kwantowymi, ich unikalnych właściwości i różnorodnego zakresu zastosowań wynikających z ich dyskretnych poziomów energetycznych.

Since the 1980s, it has been observed that spatially confined structures on the order of nanometers exhibit fascinating phenomena, opening new possibilities for research and applications in various scientific fields. Such rigorous spatial confinement results in quantum phenomena like excitations and tunneling playing a dominant role in charge transport. This has opened new research directions in microelectronics that utilize quantum phenomena. These new directions include the ability to create, characterize, and manipulate artificial structures whose features are controlled at the atomic level. They span diverse research areas such as mechanics, engineering, physics, chemistry, materials science, molecular biology, and medicine. The fundamental components of modern electronic devices utilizing quantum phenomena are structures spatially confined in all three dimensions. Such quasi-zero-dimensional objects are called quantum dots (QDs). Quantum dots are applied in both fundamental research and practical uses. Spatial confinement allows QDs to be treated as artificial atoms with controllable energy levels. This has proven invaluable in studying many-body phenomena occurring in solid materials, including e.g. strong electronic correlations, interferences, quantum decoherence, and spin effects. In parallel with these studies, quantum dots have also been explored for practical purposes. Their ability to absorb radiation at precisely defined wavelengths has led to the construction of photodetectors combining features such as high sensitivity, fast response time, and tunability. The same properties have enabled quantum dot technologies to be applied even in domestic environments. Quantum dot-based light-emitting diodes with well-defined wavelengths have been used to create QLED displays with unprecedented resolutions. In medicine, quantum dots are employed as tumor markers that selectively bind to cancer cells. Quantum dots also serve as the basic units in single-electron transistors. This paper provides a comprehensive overview of the basic physics governing quantum dots, their unique properties, and the diverse range of applications stemming from their quantum confinement effects.

Refine search results

1 Aviation and Security Issues

1 Barański J.

1 Zienkiewicz T.

1 2023

Search results

Quantum dots: a bridge between quantum mechanics and advanced technologies