کنترل واکنش های فوتوشیمیایی با نقاط کوانتومی امکان پذیر است
مطب نما: دانشمندان نشان دادند که می توان از نقاط کوانتومی برای کنترل واکنش های فوتوشیمیایی استفاده کرد. آنها ساختاری ایجاد کردند که برای ادغام علوم کوانتومی مولکولی نوظهور با پلت فرم های کوانتومی حالت جامد قابل استفاده می باشد.
به گزارش مطب نما به نقل از ایسنا، نقاط کوانتومی کلوئیدی (QDs) پلت فرم منحصربه فردی جهت بررسی اثرات کوانتومی در اختیار دانشمندان قرار می دهند. این نقاط کوانتومی تلفیقی از همدوسی کوانتومی اسپین در دمای اتاق و عملکرد فوتوشیمیایی هستند. در مقاله ای که در مجله Nature Materials انتشار یافته، محققان نشان دادند که جفت های رادیکال هیبریدی که اتصال نقاط کوانتومی و مولکول های متصل به سطح ساخته شده اند، می توانند کنترل کوانتومی بر واکنش های فوتوشیمیایی بوجود آورده و این کار با حضور میدان مغناطیسی قابل تنظیم در میدان ۱.۹ تسلا تا ۴۰۰٪ به دست آمده است.
این یافته ها نشان می دهند که جفت های رادیکال هیبریدی مبتنی بر نقاط کوانتومی می توانند علوم کوانتومی مولکولی و پلت فرم های حالت جامد را به هم پیوند دهند و به پیشرفت فناوری های کوانتومی و اپتوالکترونیک کمک کنند.
نقاط کوانتومی کلوئیدی به علت رنگ های وابسته به اندازه شان، اثر محدودیت کوانتومی را به خوبی نمایش می دهند. در سالهای اخیر، اثرات کوانتومی عجیب تری مانند گسیل تک فوتونی، همدوسی اسپین و همدوسی اگزیتون در این نقاط کوانتومی مشاهده شده است. مزیت این نقاط کوانتومی در مقایسه با سایر پلتفرهای کوانتومی حالت جامد اینست که میتوان آنها را مانند مولکول ها در محلول دستکاری کرد و سطح آنها را با مولکول های آلی برای انجام فرآیندهای فوتوشیمیایی مختلف اصلاح کرد.
توانایی همزمان نقاط کوانتومی کلوئیدی در حفظ همدوسی کوانتومی اسپین در دمای اتاق و مشارکت در فرآیندهای فوتوشیمی، پروفسور وو کایفنگ و تیمش را از موسسه شیمی فیزیک دالیان آکادمی علوم چین بر آن داشت تا زمینه ای میان رشته ای را بررسی کنند: استفاده از همدوسی کوانتومی نقاط کوانتومی برای کنترل واکنش های فوتوشیمیایی.
این ایده ارتباط نزدیکی با یک مثال جذاب از زیست شناسی کوانتومی دارد، جایی که تصور می شود پرندگان مهاجر از میدان مغناطیسی زمین برای مدوله سازی همدوسی نوترکیب اسپین-تریپلت جفت های رادیکال فوتوژنیک استفاده می نمایند و سپس یک آبشار سیگنالینگ حسی برای ناوبری ایجاد می کنند.
در این مطالعه، تیم پروفسور وو جفت های رادیکال هیبریدی ساخته شده از نقاط کوانتومی کلوئیدی و مولکول های متصل به سطح آنها را گزارش کردند و مزیت کوانتومی منحصربه فرد این جفت های رادیکال هیبریدی در کنترل همدوسی کوانتومی فوتوشیمیایی تریپلت را نشان دادند.
برخلاف جفت های رادیکال آلی خالص، جفت های رادیکال هیبریدی، همراه با کوپلینگ تبادلی قوی ناشی از محدودیت کوانتومی نقاط کوانتومی، امکان مشاهده مستقیم ضربان های کوانتومی اسپین جفت های رادیکال را فراهم نموده که معمولا در مطالعات قبلی قابل مشاهده نبودند.
با استفاده از این ضربان های کوانتومی سریع، محققان کنترل قوی میدان مغناطیسی بر دینامیک بازترکیب تریپلت را نشان دادند، که سطح مدولاسیون بازده تریپلت به ۴۰۰٪ در میدان ۱.۹ تسلا رسید. علاوه بر این، اثر میدان مغناطیسی به سادگی از راه اندازه و ترکیب نقاط کوانتومی قابل تنظیم بود، که این یک مزیت بی نظیر نسبت به جفت های رادیکال آلی خالص قبلی است.
پروفسور وو اظهار داشت: جفت های رادیکال هیبریدی نقاط کوانتومی-مولکولی و اثر میدان مغناطیسی قوی و قابل تنظیم گزارش شده در این مطالعه، کنترل اسپین بر اپتوالکترونیک مولکولی و هیبریدی معدنی/آلی را از راه اصول فیزیک اسپین نیمه هادی بشدت بهبود می بخشد.
وی خاطرنشان کرد: جفت های رادیکال هیبریدی امکان دارد ماده ای منحصربه فرد برای ادغام علوم کوانتومی مولکولی نوظهور با پلت فرم های کوانتومی حالت جامد فراهم نمایند تا خیلی از تکنولوژی های جدید اطلاعات کوانتومی را ممکن سازند.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب