|
Μια μελέτη έχει δείξει ότι η συμπεριφορά των κβαντικών
κουκίδων είναι
πολύ διαφορετική από αυτή που υποστηρίζεται από την ατομική θεωρία και οφείλεται στο
σπιν του ηλεκτρονίου.
Αυτό είναι ένα από τα ευρήματα της θεωρητικής μελέτης που
εκτέλεσε ο Juan Ignacio
Climente, ερευνητής στο Τμήμα Φυσικής και Αναλυτικής Χημείας στο
Πανεπιστήμιο Jaume I (UJI) του Καναδά.
Η μελέτη αποκαλύπτει ότι η συμπεριφορά των κβαντικών κουκίδων (είδος
τεχνητών ατόμων που δημιουργούνται από ημιαγώγιμα υλικά) είναι
διαφορετική από αυτή των φυσικών - κανονικών ατόμων στις ίδιες συνθήκες όταν
συνδυάζονται για να σχηματίσουν μόρια.
Τα πειράματα, που διεξήχθησαν από το προσωπικό των Εργαστηρίων του Ναυτικού στην Ουάσιγκτον, απέδειξαν ότι οι κβαντικές
κουκίδες που
χρησιμοποιούν οπές (ηλεκτρόνια με ένα θετικό φορτίο και μεγαλύτερη μάζα)
αντί για ηλεκτρόνια (με ένα αρνητικό φορτίο), πετυχαίνουν μια αντιδεσμική
μοριακή θεμελιώδη κατάσταση, σε αντίθεση με τα κανονικά άτομα που απαιτούν μια
πρόσθετη ενέργεια για να πετύχουν αυτή την κατάσταση.
Η νέα δημοσίευση δίνει τη δυνατότητα στους ερευνητές να επηρεάσουν τη
συμπεριφορά των κβαντικών κουκίδων, και να τους δώσουν κατάλληλες ιδιότητες.
Σε αυτό οφείλεται το γεγονός ότι η μελέτη χαρακτηρίζεται ως σημαντική ανακάλυψη στη μελέτη της
θεμελιώδους φυσικής, επειδή καθιστά εφικτή την εξέταση στο
εργαστήριο καταστάσεων που δεν θα ήταν δυνατό να μελετηθούν χρησιμοποιώντας
κανονικά άτομα.
Σήμερα οι κβαντικές κουκίδες χρησιμοποιούνται στην οπτοηλεκτρονική για
την κατασκευή laser που εκπέμπουν φως σε συχνότητα του υπέρυθρου φάσματος
και έτσι επιτρέπουν καλύτερη απόδοση σε εφαρμογές, όπως στη βιοιατρική για
την απόδοση καλύτερων απεικονίσεων, καθώς και τρανζίστορ χαμηλής ενέργειας,
που φορτίζονται με ένα μόνο ηλεκτρόνιο.
Τα αποτελέσματα της μελέτης προσφέρονται για άνοιγμα νέων ερευνητικών
δρόμων. Αν και είναι ακόμα πολύ νωρίς για να γνωρίζουμε όλες τις
πιθανές εφαρμογές, μπορεί να υπάρχουν κάποιες σε πεδία όπως η ηλιακή
ενέργεια, όπου πραγματοποιείται έρευνα με πάνελ τρίτης γενιάς (πιο
οικονομικά και αποδοτικά σε σχέση με τα σημερινά), σε συσκευές μνήμης
στους ηλεκτρονικούς υπολογιστές, θεραπεία σε ασθένειες όπως ο
καρκίνος, όπου μια κβαντική κουκίδα μπορεί να εμφυτευθεί μέσα στο σώμα με
τέτοιο τρόπο ώστε να βρίσκει το καρκινικό κύτταρο και μετά να το θερμαίνει
μέχρι το καρκινικό κύτταρο να καταστραφεί, ή ακόμη και σε νέα οπτικά συστήματα
προσφέροντας καλύτερη απόδοση.
Οι κβαντικές κουκίδες είναι φθορίζοντα νανοσωμάτια σε διάφορα
χρώματα που αποτελούνται από ένα ημιαγώγιμο υλικό, ονομάζονται δε και ημιαγωγοί νανοκρύσταλλοι. Το μέγεθος
αυτού του νανοκρύσταλλου είναι της τάξης μερικών έως εκατοντάδων
νανόμετρων. Οι κβαντικές κουκίδες περιορίζουν
τα ηλεκτρόνια, τις οπές, ή τα ζεύγη των ηλεκτρονίων-οπών (που λέγονται
και εξιτόνια) σε μηδενικές διαστάσεις, σε μια περιοχή της τάξης του
μήκους κύματος de Broglie των
ηλεκτρονίων. Αυτός ο περιορισμός οδηγεί σε ιδιαίτερα κβαντοποιημένα ενεργειακά
επίπεδα καθώς και στην κβαντοποίηση του φορτίου σε μονάδες του στοιχειώδους
ηλεκτρικού φορτίου.
|
