{"id":1793,"date":"2019-05-22T02:47:44","date_gmt":"2019-05-22T02:47:44","guid":{"rendered":"http:\/\/www.meetyoucarbide.com\/single-post-the-development-of-quantum-dots-from-definition-to-application\/"},"modified":"2020-05-04T13:12:06","modified_gmt":"2020-05-04T13:12:06","slug":"the-development-of-quantum-dots-from-definition-to-application","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/le-developpement-des-points-quantiques-de-la-definition-a-lapplication\/","title":{"rendered":"Le d\u00e9veloppement des points quantiques - de la d\u00e9finition \u00e0 l'application"},"content":{"rendered":"
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Le d\u00e9veloppement de la nanotechnologie a jou\u00e9 un r\u00f4le crucial dans la recherche scientifique au cours des derni\u00e8res d\u00e9cennies. Les nanomat\u00e9riaux sans fin sont d\u00e9sormais largement utilis\u00e9s dans de nombreux domaines, de la catalyse \u00e0 la biom\u00e9decine. Parmi divers nanomat\u00e9riaux, les nanocristaux collo\u00efdaux peuvent \u00eatre l'un des mat\u00e9riaux de branche les plus importants, et il a de fortes perspectives d'application dans de nombreux domaines. Paul Alivisatos de l'Universit\u00e9 de Californie \u00e0 Berkeley a r\u00e9alis\u00e9 de nombreux travaux r\u00e9volutionnaires dans le domaine nanom\u00e9trique. Il a pos\u00e9 une telle question dans le premier num\u00e9ro de la c\u00e9l\u00e8bre revue Nano Letters [1]: pourquoi une gamme d'\u00e9chelle aussi pr\u00e9cise peut-elle en d\u00e9finir une? Science et revue scientifique? Quel est l'int\u00e9r\u00eat d'une \u00e9chelle nanom\u00e9trique aussi convaincante? Ici, nous avons compil\u00e9 une petite note de bas de page pour essayer de r\u00e9soudre ce probl\u00e8me en r\u00e9sumant le d\u00e9veloppement des points quantiques (qui est ce que Paul Alivisatos a jou\u00e9 un r\u00f4le pivot dans le d\u00e9veloppement des mat\u00e9riaux de points quantiques) dans divers domaines.<\/div>\n

1. D\u00e9finition<\/h2>\n
En g\u00e9n\u00e9ral, les nanocristaux collo\u00efdaux sont des fragments d'un cristal ayant une taille de 1 \u00e0 100 nm sous une forme m\u00e9tastable en solution. En raison de sa taille physique et de la taille critique de nombreuses propri\u00e9t\u00e9s, du rapport atomique de surface consid\u00e9rable, de nombreuses propri\u00e9t\u00e9s des nanocristaux collo\u00efdaux montrent un ph\u00e9nom\u00e8ne unique li\u00e9 \u00e0 la taille [3]. Traditionnellement, les nanocristaux collo\u00efdaux sont principalement class\u00e9s en nanocristaux collo\u00efdaux en m\u00e9taux nobles et en nanocristaux collo\u00efdaux semi-conducteurs. Selon l'effet de confinement quantique classique, lorsque le rayon g\u00e9om\u00e9trique du nanocristal collo\u00efdal semi-conducteur est plus petit que le rayon de Boole exciton du mat\u00e9riau en vrac, les niveaux d'\u00e9nergie de la bande de valence et de la bande de conduction apparaissent sous une forme de distribution discr\u00e8te. Elle doit \u00eatre li\u00e9e \u00e0 la taille. Ainsi, les \u00e9tudes classiques ont d\u00e9sign\u00e9 les nanocristaux semi-conducteurs avec des tailles de rayon inf\u00e9rieures ou proches du rayon de Boiton exciton comme des points quantiques.<\/div>\n

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Figure 1 Structure des points quantiques (surface et noyau) [2]<\/div>\n

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Figure 2 Image TEM de nanocristaux de CdSe monodisperses [4]<\/div>\n
Au stade initial de d\u00e9veloppement des points quantiques, la recherche s'est concentr\u00e9e sur le domaine des chalcog\u00e9nures m\u00e9talliques. En 1993, le groupe Bawendi du MIT [4] a inject\u00e9 des compos\u00e9s organom\u00e9talliques dans des solvants \u00e0 haute temp\u00e9rature, et les compos\u00e9s ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9compos\u00e9s thermiquement et nucl\u00e9\u00e9s en solution pour obtenir des chalcog\u00e9nures m\u00e9talliques tels que le s\u00e9l\u00e9niure de cadmium (CdSe) avec une bonne dispersibilit\u00e9. Nanocristallin. Ces nanocristaux semi-conducteurs de haute qualit\u00e9 ont une distribution de taille de diam\u00e8tre dans la plage d'environ 1 nm \u00e0 12 nm, ont une structure cristalline uniforme et pr\u00e9sentent des caract\u00e9ristiques d'\u00e9mission et d'absorption de lumi\u00e8re d\u00e9pendantes de la taille. Il s'agit d'un des premiers classiques de l'\u00e9tude syst\u00e9matique des points quantiques dans le d\u00e9veloppement rapide de la recherche sur les nanocristaux semi-conducteurs. Cependant, apr\u00e8s des d\u00e9cennies de recherche en d\u00e9veloppement, le concept de points quantiques a \u00e9galement \u00e9t\u00e9 \u00e9tendu \u00e0 partir des nanocristaux semi-conducteurs d'origine, et de nos jours, des mat\u00e9riaux tels que les points quantiques de p\u00e9rovskite, les points quantiques de carbone et les points quantiques inorganiques sans cadmium sont devenus des points chauds de recherche. Par cons\u00e9quent, l'application de ces nouveaux mat\u00e9riaux sera \u00e9galement impliqu\u00e9e.<\/div>\n

2.Led<\/h2>\n

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Figure 3 Impression jet d'encre QLED [7]<\/div>\n
D\u00e8s 1994, P. Alivisatos et al. premiers points quantiques CdSe combin\u00e9s avec des polym\u00e8res semi-conducteurs pour la fabrication de nouvelles diodes \u00e9lectroluminescentes hybrides organiques-inorganiques. En d\u00e9veloppant de nouvelles techniques d'assemblage, les chercheurs ont construit des points quantiques multicouches qui permettent le transport de charges. Les avantages des diodes semi-conductrices inorganiques en vrac traditionnelles en termes de stabilit\u00e9 thermique, chimique et m\u00e9canique ont \u00e9galement \u00e9t\u00e9 conserv\u00e9s [5]. Cependant, la couche organique de ces dispositifs aura une tr\u00e8s faible mobilit\u00e9 des porteurs et une conductivit\u00e9 nanocristalline, ce qui entra\u00eene directement l'efficacit\u00e9 du dispositif photovolta\u00efque. Vers 2006, SJ Rosenthal [6] et d'autres ont pr\u00e9par\u00e9 un nanocristal ultra-petit de CdSe sous forme de luminophore blanc. Les points quantiques sont de taille tr\u00e8s uniforme et de grande surface sp\u00e9cifique, ce qui augmente consid\u00e9rablement la probabilit\u00e9 d'interaction des \u00e9lectrons et des trous \u00e0 la surface des nanocristaux, de sorte que le d\u00e9calage de Stokes des nanocristaux peut atteindre 40 \u00e0 50 nm et pr\u00e9senter un large spectre \u00e9mission dans la r\u00e9gion visible. Les caract\u00e9ristiques. L'invention de ce nouveau luminophore blanc a consid\u00e9rablement \u00e9largi les perspectives d'application des diodes \u00e9lectroluminescentes \u00e0 points quantiques (QLED). Ces derni\u00e8res ann\u00e9es, la pr\u00e9paration en laboratoire de prototypes d'appareils QLED a progressivement m\u00fbri dans la recherche sur la conception et les m\u00e9canismes [7], et la promotion de la production industrielle de r\u00e9seaux de pixels RVB \u00e0 grande surface est \u00e9galement devenue un point chaud de recherche. De nos jours, le d\u00e9veloppement de technologies de modelage telles que l'impression \u00e0 jet d'encre et l'impression par transfert a jet\u00e9 les bases de la maturit\u00e9 de la technologie d'affichage \u00e0 grande surface de QLED et a consid\u00e9rablement favoris\u00e9 l'application commerciale de QLED.<\/div>\n

3. Imagerie vivante<\/h2>\n

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Figure 4 Points de carbone pour l'imagerie optique in vivo [11]<\/div>\n
La fluorescence est un outil qui a un large \u00e9ventail d'applications dans le domaine biologique. Par rapport aux colorants fluorescents traditionnels, les points quantiques ont les caract\u00e9ristiques d'une luminosit\u00e9 d'\u00e9mission \u00e9lev\u00e9e, d'un grand coefficient d'extinction molaire et d'un large spectre d'absorption, et peuvent \u00eatre utilis\u00e9s comme substitut des colorants fluorescents ou des prot\u00e9ines fluorescentes. P. Alivisatos et al. [8] ont utilis\u00e9 des points quantiques pour le marquage des fibroblastes en 1998, ce qui a ouvert l'application des points quantiques comme sondes fluorescentes pour l'imagerie biom\u00e9dicale. L'\u00e9quipe de recherche de Nie Shuming a \u00e9galement fait un travail de pionnier dans le domaine de l'imagerie. L'\u00e9quipe de recherche a non seulement utilis\u00e9 le couplage covalent de points quantiques c\u0153ur-coquille sulfure de zinc \/ s\u00e9l\u00e9niure de cadmium avec des biomacromol\u00e9cules d\u00e8s 1998 pour r\u00e9aliser un tra\u00e7age non isotopique ultra-sensible [9], mais ils ont \u00e9galement r\u00e9alis\u00e9 pour la premi\u00e8re fois chez des animaux vivants. Les \u00e9tudes de ciblage et d'imagerie des tumeurs [10] ont d\u00e9velopp\u00e9 des \u00e9tudes diagnostiques pour la maladie des points quantiques. Les nanocristaux inorganiques, en particulier les nanocristaux \u00e0 base de cadmium, peuvent provoquer des effets toxiques sur les organismes, de sorte que la synth\u00e8se de points quantiques avec une excellente biocompatibilit\u00e9 a \u00e9t\u00e9 un point chaud de recherche. Par exemple, la recherche sur les points quantiques synth\u00e9tiques \u00e0 base de cuivre ou d'argent peut r\u00e9duire efficacement la toxicit\u00e9 biologique des mat\u00e9riaux. De plus, le d\u00e9veloppement de points quantiques sans m\u00e9tal est \u00e9galement une strat\u00e9gie importante. Les points de carbone synth\u00e9tis\u00e9s par Ya-Ping Sun et al. conservent encore une intensit\u00e9 de fluorescence consid\u00e9rable apr\u00e8s injection chez la souris [11]. En plus de la toxicit\u00e9, l'optimisation de la r\u00e9gion d'\u00e9mission des points quantiques pour mieux se conformer aux fen\u00eatres bio-optiques proche infrarouge est \u00e9galement un d\u00e9fi pour les applications m\u00e9dicales nanocristallines.<\/div>\n

4. traitement du cancer<\/h2>\n

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Figure 5 M\u00e9canisme de g\u00e9n\u00e9ration d'oxyg\u00e8ne singulet de points quantiques de graph\u00e8ne [13]<\/div>\n
La th\u00e9rapie photodynamique est maintenant devenue un programme de traitement du cancer approuv\u00e9 par la FDA. En g\u00e9n\u00e9ral, les m\u00e9dicaments photosensibilisants sont stimul\u00e9s dans le corps pour produire des esp\u00e8ces r\u00e9actives de l'oxyg\u00e8ne qui tuent les cellules tumorales. Cependant, le photosensibilisateur est pauvre en solubilit\u00e9 dans l'eau et a tendance \u00e0 perdre son activit\u00e9 photochimique en raison de l'agr\u00e9gation dans le corps. En 2003, l'\u00e9quipe Burda [12] a d'abord expliqu\u00e9 le potentiel de d\u00e9veloppement des points quantiques CdSe en tant que photosensibilisateur. Les propri\u00e9t\u00e9s optiques des points quantiques d\u00e9terminent qu'il s'agit d'un puissant absorbeur de photons qui transf\u00e8re efficacement l'\u00e9nergie et sa fonctionnalisation de surface am\u00e9liore la dispersion dans le corps. Afin de r\u00e9soudre le probl\u00e8me de la toxicit\u00e9, Wang Pengfei de l'Institut de physique et de chimie de l'Acad\u00e9mie chinoise des sciences et l'\u00e9quipe conjointe de Wenjun Zhang de la City University de Hong Kong [13] ont d\u00e9couvert que les points quantiques de graph\u00e8ne peuvent produire efficacement des singulets l'oxyg\u00e8ne et agir sur les tumeurs vivantes pour tuer les tumeurs. De plus, des recherches r\u00e9centes ont \u00e9tendu les mat\u00e9riaux \u00e0 points quantiques \u00e0 l'application de la th\u00e9rapie photothermique tumorale et de la radioth\u00e9rapie.<\/div>\n

5. photosynth\u00e8se artificielle<\/h2>\n

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Figure 6 Avantages de l'application des points quantiques dans le domaine de la photosynth\u00e8se artificielle [14]<\/div>\n
Selon l'effet de confinement quantique, la bande interdite des points quantiques peut \u00eatre artificiellement ajust\u00e9e par une m\u00e9thode appropri\u00e9e, de sorte que la r\u00e9gion d'\u00e9mission d'absorption des points quantiques puisse couvrir toute la gamme spectrale de la lumi\u00e8re visible par rapport aux mat\u00e9riaux en vrac correspondants et aux mol\u00e9cules des colorants. De plus, les effets de g\u00e9n\u00e9ration d'excitons et de s\u00e9paration de charges des points quantiques sont plus contr\u00f4lables, de sorte que l'application de points quantiques dans le domaine de la catalyse est \u00e9galement une question tr\u00e8s importante. Dans les ann\u00e9es 1980, la recherche sur la modification des points quantiques en platine ou oxyde de ruth\u00e9nium [15] et d'autres promoteurs peut catalyser l'hydrolyse. Depuis lors, les chercheurs travaillent \u00e0 la construction d'une photosynth\u00e8se artificielle bas\u00e9e sur les points quantiques et \u00e0 l'optimisation continue de ses performances. En 2012, une perc\u00e9e importante a \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9e dans la production photocatalytique d'hydrog\u00e8ne des syst\u00e8mes catalytiques \u00e0 points quantiques. Krauss et al. [16] ont constat\u00e9 qu'apr\u00e8s que les points quantiques CdSe ont \u00e9t\u00e9 enduits d'acide lipo\u00efque, les points quantiques ont \u00e9t\u00e9 facilement li\u00e9s au syst\u00e8me ion nickel-acide lipo\u00efque pour former un syst\u00e8me catalytique hybride. Sous irradiation \u00e0 la lumi\u00e8re visible, ce syst\u00e8me peut maintenir la production active d'hydrog\u00e8ne pendant au moins 360 heures (rendement quantique jusqu'\u00e0 36%), am\u00e9liorant consid\u00e9rablement les perspectives d'application des catalyseurs de m\u00e9taux non pr\u00e9cieux. Jusqu'\u00e0 pr\u00e9sent, apr\u00e8s des d\u00e9cennies de d\u00e9veloppement de syst\u00e8mes de photosynth\u00e8se artificielle entr\u00e9s dans la phase d'exploration de la production de masse et de l'utilisation \u00e0 grande \u00e9chelle, les points quantiques ont \u00e9tabli des avantages par rapport aux m\u00e9taux pr\u00e9cieux en termes de source d'acquisition et de co\u00fbt de production, mais le d\u00e9veloppement de cadmium sans environnement Les points quantiques respectueux de la lumi\u00e8re et sensibles \u00e0 la lumi\u00e8re (tels que les points quantiques de s\u00e9l\u00e9niure de zinc) restent un d\u00e9fi pour la mise en \u0153uvre de nouveaux syst\u00e8mes de conversion d'\u00e9nergie.<\/div>\n

6. point quantique de p\u00e9rovskite<\/h2>\n

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Figure 7 Structure et propri\u00e9t\u00e9s des points quantiques de p\u00e9rovskite aux halog\u00e9nures de plomb et de bismuth [17]<\/div>\n
Jusqu'\u00e0 pr\u00e9sent, les nanocristaux de sulfure m\u00e9tallique sont les mat\u00e9riaux \u00e0 points quantiques les mieux d\u00e9velopp\u00e9s et les plus approfondis, et ils ont la plus large gamme d'applications. Au cours des cinq derni\u00e8res ann\u00e9es, les points quantiques avec une structure cristalline de p\u00e9rovskite sont devenus un hotspot de recherche \u00e9mergent. Ce nouveau type de point quantique n'est plus un sulfure m\u00e9tallique. Il s'agit plut\u00f4t d'un halog\u00e9nure m\u00e9tallique. Un halog\u00e9nure m\u00e9tallique avec une structure de p\u00e9rovskite pr\u00e9sente des propri\u00e9t\u00e9s uniques telles que la supraconductivit\u00e9 et les propri\u00e9t\u00e9s ferro\u00e9lectriques qui ne sont pas disponibles dans les points quantiques conventionnels. Les premiers nanocristaux de p\u00e9rovskite hybride organique-inorganique ont l'inconv\u00e9nient d'\u00eatre extr\u00eamement sensibles aux facteurs environnementaux tels que l'oxyg\u00e8ne et l'humidit\u00e9, ce qui limite le d\u00e9veloppement de ce mat\u00e9riau. Presque en m\u00eame temps, le groupe de recherche de Kovalenko [17] a \u00e9t\u00e9 le pionnier de la pr\u00e9paration de points quantiques de perovskite au halog\u00e9nure de plomb tout inorganique en 2014. Ce point quantique collo\u00efdal a une structure cristalline de p\u00e9rovskite cubique, tandis que le rayon de Bohr exciton Il ne d\u00e9passe pas 12 nm et pr\u00e9sente donc des propri\u00e9t\u00e9s spectrales li\u00e9es dimensionnellement. Ce nouveau mat\u00e9riau combine les avantages des points quantiques et des mat\u00e9riaux de p\u00e9rovskite pour \u00e9tendre les applications potentielles des points quantiques. Au cours des deux derni\u00e8res ann\u00e9es, les points quantiques de p\u00e9rovskite ont non seulement \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9s dans des cellules photovolta\u00efques et des dispositifs d'affichage opto\u00e9lectroniques, mais n'ont pas encore \u00e9t\u00e9 fabriqu\u00e9s. Les nouveaux mat\u00e9riaux laser [18] offrent de nouvelles strat\u00e9gies.<\/div>\n

7. r\u00e9sum\u00e9<\/h2>\n
Les points quantiques sont des mat\u00e9riaux repr\u00e9sentatifs pour expliquer \u00abl'effet de taille\u00bb des soi-disant nanomat\u00e9riaux. Ils ont \u00e9t\u00e9 appliqu\u00e9s plus largement dans de plus en plus de domaines, des dispositifs opto\u00e9lectroniques \u00e0 la photocatalyse en passant par la biod\u00e9tection, couvrant presque les besoins quotidiens actuels et futurs. Cependant, en raison des limites d'espace, de nombreux mat\u00e9riaux membres de la famille des points quantiques tels que les points quantiques au silicium n'ont pas \u00e9t\u00e9 mentionn\u00e9s, et l'introduction d'applications mat\u00e9rielles est rest\u00e9e dans la recherche repr\u00e9sentative. En r\u00e9sumant ces paradigmes de recherche classiques, on s'attend \u00e0 ce que le d\u00e9veloppement de points quantiques puisse \u00eatre r\u00e9sum\u00e9 dans une certaine mesure.<\/div>\n
R\u00e9f\u00e9rences<\/div>\n
Bienvenue sur Nano Letters. Nano lettres. 2001, 1, 1.<\/div>\n
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\uf0a7 Wang, X. Li, J. Song, et al. Points quantiques de p\u00e9rovskite collo\u00efdale tout inorganique: une nouvelle classe de mat\u00e9riaux lasants aux caract\u00e9ristiques favorables. Advanced Materials, 2015, 27, 7101-7108.<\/div>\n<\/div>\n

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The development of nanotechnology has played a crucial role in scientific research in recent decades. The endless nanomaterials are now widely used in many fields from catalysis to biomedicine. Among various nanomaterials, colloidal nanocrystals may be one of the most important branch materials, and it has strong application prospects in many fields. Paul Alivisatos of…<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[79],"tags":[],"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1793"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1793"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1793\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1793"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1793"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1793"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}