• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

Grafeenist kvantpunktid

26.01.2012 by Anu Mets Leave a Comment

Rice’i Ülikooli laboratooriumis töötavad uurijad leidsid mooduse, kuidas luua tavalisest süsinikfiibrist grafeenist kvantpunkte. Need on üliväikesed ainelaigud, mille omadusi arvatakse kasulikud olevat elektroonilistes, optilistes ja biomeditsiinilistes rakendustes.

Rice’i materjaliteadlane Pulickel Ajayan avastas koostöös Hiina, India, Jaapani ja Teksase Meditsiinikeskusega üheastmelise keemilise protsessi, mis on märkimisväärselt lihtsam kui seni väljakujunenud tehnikad grafeenist kvantpunktide valmistamiseks. Tehtud uurimustöö tulemused avaldati teadusajakirjas Nano Letters, vahendab Physorg.com.

Läbivelektronmikroskoobi abil tehtud kuvand kujutab siksakiliste äärtega grafeenist kvantpunkti. Kvantpunkte on võimalik luua hulgi süsinikkiust Rice’i Ülikoolis avastatud keemilise protsessi abil. Pilt: Ajayan Lab/Rice’i Ülikool

„Varemgi on tehtud mitmeid katsetusi grafeenil põhinevate kvantpunktide valmistamiseks, millel on eriomased elektroonilised ja luminestseerivad omadused. Selleks on kasutatud keemilist läbilööki või grafeenkihtide elektronlitograafiat (ingl.k. electron beam liography),“ sõnas Ajayan. „Kuna need grafitiseeritud süsinike nanodomeenid juba eksisteerivad sünikkiududes, mis on laialdaselt levinud ja odavad, kasutasime neid prekursorina.“

1980. aastatel avastatud kvantpunktid on pooljuhid, mis sisaldavad suurusest ja kujust sõltuvat keelutsooni. Nad on paljutõotavad struktuurid mitmete rakenduste tarbeks, alates arvutitest, LEDidest, päikesepatareidest ja laseritest ning lõpetades meditsiiniliste pilditehnika seadmetega. Rice’s avastatud  keemilise protsessi abil hulgi toodetud alla 5-nanomeetrised süsinikul põhinevad kvantpunktid on väga hästi lahustuvad ning nende suurust on võimalik sünteesitemperatuuri abil kontrollida.

Rice’i Ülikoolis loodud roheliselt helendavad grafeenist kvantpunktid ümbritsevad sinisega märgitud tuuma inimese rinnavähi rakus. Need rakud asetati kvantpunkte sisaldavasse lahusesse neljaks tunniks. Punktid, mis on väiksemad kui 5 nanomeetrit, läbisid rakumembraanid vaevata, näidates oma potentsiaalset väärtust bio-pilditehnikas. Pilt: Ajayan Lab/ Rice’i Ülikool

Rice’i uurijad üritasid parajasti teist katset läbi viia, kui nad kõnealuse tehnika avastasid. „Me proovisime valikuliselt oksüdeerida süsinikkiudu – see oli tõeliselt keeruline,“ sõnas Rice’is õppiv üliõpilane Wei Gao, kes töötas projekti kallal koos uurimustöö juhtiva autori Juan Pengiga. „Oma katse tulemuseks saime lahuse ning otsustasime paari piiska läbivelektronmikroskoobi all uurida.“

Nad avastasid lahuses laike, mis osutusid oksüdeeritud grafeenist nanodomeenideks, mis destilleeriti süsinikkiu keemilise töötlemise kaudu. „See oli meile täielikuks üllatuseks,“ väitis Gao. „Me võime neid nimetada kvantpunktideks, kuid nad on kahemõõtmelised, seega on tegelikult tegemist grafeenist kvant-ketastega.“ Gao sõnul on teised tehnikad liiga kallid ning nende abil väikese koguse grafeenist kvantpunktide valmistamine võtab aega mitmeid nädalaid. „Meie alusmaterjal on odav, tööstuslikult kättesaadav süsinikkiud. Üheastmelise töötluse käigus saame suure hulga kvantpunkte. Ma arvan, et see on meie töö suurim eelis,“ sõnas ta.

Edasised katsetused paljastasid huvitavaid informatsioonikilde: punktide suurust, ja seega nende fotoluminestsentsi omadusi, on võimalik kontrollida üsna madalatel temperatuuridel töötlemisega–  80-st kuni 120 kraadini Tselsiuse järgi. „120, 100 ja 80 kraadi juures saime siniselt, roheliselt ja kollaselt helenduvaid punkte,“ väitis Gao.

Tumedad laigud läbivelektronmikroskoobi võrel on Rice’i Ülikoolis keemilise protsessi abil loodud grafeenist kvantpunktid. Pildil ülal paremal on lähivõte ühest punktist. Pilt: Ajayan Lab/ Rice’i Ülikool

Lisaks avastasid uurijad, et punktide servad eelistasid võtta siksaki kuju (loe lähemalt: http://et.wikipedia.org/wiki/CNT). Grafeenist lehe äär määrab selle elektrilised omadused – siksakid on pooljuhid.

Luminestseerivad omadused viitavad Gao sõnul grafeenist kvantpunktide potentsiaalile pilditehnika, proteiini analüüsi, rakkude jälgimise ja teiste biomeditsiiniliste rakenduste tarbeks. Houston’si MD Andersoni Vähikeskuses ja Baylori Meditsioonikoolis kahe inim-rinnavähi tüübiga läbi viidud katsete tulemusel selgus, et punktid leidsid hõlpsasti tee rakkude tsütoplasmasse ja ei seganud nende pooldumist. Kvantpunktid ei kaota oma helendust kergesti. Neil on ka sügavuspiir, mistõttu võivad need grafeenist kvantpunktid olla kasulikud väikeste loomade uurimisel, kuid pole inimeste sügavkoe uurimiseks optimaalsed.

Allikas

Teadusartikkel: „Graphene Quantum Dots Derived from Carbon Fibers”

Teised selle mõtteraja postitused

  1. Defektidega ülijuht, mis ületab eelkäijad
  2. Avastati uus suure eripindalaga materjal
  3. Mikrojänes, sünaps-elektroodi eelkäija
  4. Isekorrastuvad nanokuubid järgmise põlvkonna antennide ja läätsedena
  5. Täiustades defekti
  6. NEC: 0.3 mm paksune painutatav patarei
  7. Kvaasikristallides võib moodustuda uus eriskummaline nanopiirkond
  8. Ühemõõtmeliste nanostruktuuride kolmemõõtmeline vaade
  9. Defektid võivad grafeensensoreid paremaks muuta
  10. Avastati eksootiline kvantkristall

Filed Under: Teadusuudised Tagged With: Materjalimaailm

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

    Eesti 62. füüsikaolümpiaad - tulemused
  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. } – 17.05.11
  • Tumeenergia, tumeaine
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... } – 16.11.07
  • Gravitatsioonilained detekteeritud!
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? } – 16.02.12
  • HAB (high altitude ballooning) - igamehe võimalus stratosfääri lennata
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? } – 15.06.30

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2019 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in