VietNetwork.Vn

Các chấm lượng tử đang tạo ra làn sóng trong thế giới TV và màn hình, nhưng chính xác thì chúng là gì? Đây có phải chỉ là một sự lạm dụng khác của từ "lượng tử" bởi các nhà tiếp thị, hay những dấu chấm này thật tuyệt vời như chúng được tạo ra?


1. Nguyên tử nhân tạo

Các chấm lượng tử là các hạt vật liệu bán dẫn có đường kính chỉ vài nanomet. Còn được gọi là "nguyên tử nhân tạo" (mặc dù lớn hơn nhiều so với nguyên tử) những chấm này hoạt động theo cách tương tự như nguyên tử khi nói đến mối quan hệ của chúng với các electron. Chúng quá nhỏ đến nỗi các electron của chúng bị "bắt giữ" và hoạt động tương tự như các nguyên tử. Khi tia UV chiếu vào chấm lượng tử, các electron của nó được nâng lên trạng thái năng lượng cao hơn. Khi các electron quay trở lại mức cơ bản, sự khác biệt về năng lượng giữa hai trạng thái được giải phóng dưới dạng ánh sáng.

Chúng được gọi là chấm lượng tử vì hai lý do. Thứ nhất, chúng thể hiện tính chất lượng tử nhờ cách chúng giam giữ các electron bên trong mình. Hiệu ứng lượng tử là những định luật vật lý hạ nguyên tử mà các nhà khoa học vẫn đang cố gắng hiểu đầy đủ, nhưng chúng ta đã có thể áp dụng chúng trong các thiết bị như máy tính lượng tử.

Chúng được gọi là các chấm vì chúng quá nhỏ, hầu như không có chiều. Nói cách khác, chúng là một điểm duy nhất không có chiều rộng, chiều dài hoặc chiều cao. Được rồi, chúng có bề ngang vài chục nguyên tử, nhưng chúng gần như là các điểm không chiều nên các định luật kỳ quặc của cơ học lượng tử phát huy tác dụng.

2. Điều gì làm cho các chấm lượng tử trở nên hữu ích?


Các chấm lượng tử hoạt động giống như các nguyên tử đã được kích thích, nhưng chúng khác nhau ở một điểm cơ bản. Ánh sáng bạn phát ra từ một nguyên tử hoặc một chấm lượng tử tương đương với lượng năng lượng được hấp thụ và giải phóng, quyết định bước sóng và do đó xác định màu sắc của ánh sáng. Tuy nhiên, một loại nguyên tử (ví dụ: sắt, natri) sẽ luôn phát ra cùng một bước sóng màu.

Mặt khác, các chấm lượng tử có thể được làm từ cùng một loại vật liệu bán dẫn, nhưng tạo ra các bước sóng khác nhau tùy thuộc vào kích thước của chúng. Dấu chấm càng lớn thì bước sóng càng dài và ngược lại. Vì vậy, các chấm lớn hơn có xu hướng về phía đầu màu đỏ của quang phổ và các chấm nhỏ hơn về phía màu xanh lam.

Thuộc tính này của chấm lượng tử có nghĩa là bạn có thể kiểm soát chính xác sự phát xạ ánh sáng có màu để tạo ra màu sắc tươi sáng, chính xác.

3. Cách tạo chấm lượng tử

Các chấm lượng tử có cấu trúc chính xác vì chúng là tinh thể. Các tấm wafer silicon mà các vi mạch của chúng ta được tạo ra cũng được phát triển dưới dạng tinh thể, tự tổ chức thành các mẫu nguyên tử. Đây là lý do tại sao chúng ta có thể tạo ra các chấm lượng tử với cấu trúc chính xác ở cấp độ nano. Nếu chúng ta phải chế tạo chúng từng nguyên tử một thì chúng sẽ không thực tế lắm!

Chúng có thể được tạo ra bằng cách bắn các chùm nguyên tử vào chất nền để tạo tinh thể, bạn có thể bắn các ion (electron tự do) vào chất bán dẫn của mình hoặc bằng cách sử dụng tia X. Các chấm lượng tử cũng có thể được tạo ra bằng các quy trình hóa học và thậm chí sử dụng các quy trình sinh học. Tuy nhiên,  nghiên cứu sản xuất sinh học vẫn còn ở giai đoạn rất sớm.

4. Các chấm lượng tử được sử dụng ở đâu?

Ngoài màn hình QD-OLED và QLED mà hầu hết mọi người đều biết đến các chấm lượng tử, còn có rất nhiều ứng dụng cho các đốm vô hình này trong nhiều công nghệ khác nhau.

Các tấm pin mặt trời là một ứng dụng tiềm năng chính của các chấm lượng tử. Pin mặt trời dựa trên silicon ngày nay đã khá hiệu quả trong việc thu thập năng lượng từ ánh sáng, nhưng vì các chấm lượng tử có thể được "điều chỉnh" để hấp thụ ánh sáng từ các phần khác nhau của quang phổ điện từ nên chúng có thể tạo ra các tấm pin mặt trời hiệu quả hơn nhiều. Những tấm pin này không chỉ hiệu quả hơn mà còn rẻ hơn khi sản xuất vì quy trình tạo ra các chấm lượng tử cần thiết tương đối đơn giản.

Về mặt lý thuyết, bạn có thể tạo ra pin mặt trời chấm lượng tử thuần túy, nhưng chúng cũng có thể được sử dụng trong pin mặt trời lai. Thúc đẩy hiệu quả của các công nghệ năng lượng mặt trời khác.

Các chấm lượng tử có thể được sử dụng trong các máy dò photon, có tiềm năng thú vị trong y sinh học và thậm chí có thể tạo ra các điốt phát sáng rẻ hơn và hiệu quả hơn nhiều.

Một ứng dụng thú vị của chấm lượng tử là trong điều trị ung thư, trong đó các chấm được thiết kế để tích tụ trong các cơ quan được nhắm mục tiêu cụ thể để giải phóng thuốc chống ung thư cũng như hình ảnh tiên tiến. Chúng thậm chí có thể đóng một vai trò trong việc chẩn đoán sớm các khối u.

Các chấm lượng tử cũng có thể là chìa khóa của điện toán quang tử, vì các mạch điện trở nên nhỏ đến mức các hiệu ứng lượng tử khiến dòng điện tử chạy qua chúng là không thể. tính toán với photon có thể là bước tiếp theo. Các chấm lượng tử có thể giải quyết một số vấn đề vẫn đang đối mặt với điện toán quang tử.

5. Lượng tử thách thức trí tưởng tượng

Richard Feynman, nhà vật lý nổi tiếng người Mỹ, thường được trích dẫn khi nói điều gì đó có tác dụng: "Nếu bạn nghĩ rằng bạn hiểu cơ học lượng tử, thì bạn không hiểu cơ học lượng tử." Albert Einstein cũng được biết đến với việc vạch ra ranh giới khi mạo hiểm nghiên cứu nó, vì vậy chúng tôi cảm thấy khá thoải mái khi thừa nhận rằng chúng tôi không  thực sự  hiểu về chấm lượng tử.

Những gì chúng tôi hiểu là chúng linh hoạt như thế nào và những đổi mới công nghệ tuyệt vời nào ngoài việc tạo ra những màn hình máy tính đẹp hơn mà chúng sẽ kích hoạt. Vì vậy, lần tới khi bạn ngạc nhiên trước độ sống động của TV QLED, hãy dành một chút thời gian để nghĩ về điều kỳ diệu dưới nguyên tử đang diễn ra để bạn có thể có được hình ảnh đẹp hơn và một ngày nào đó, các chấm lượng tử có thể thực hiện những công việc quan trọng bên trong cơ thể bạn và ra trên thế giới.