Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Strf.ru: Точечные технологии

Ключевые слова:  Квантовые точки, Нанотех-Дубна, Полупроводники, Полупроводниковые кристаллы, РОСНАНО, Солнечные батареи

Опубликовал(а):  Доронин Федор Александрович

14 июля 2012

Защищать денежные знаки и диагностировать онкологические заболевания, повышать урожайность сельхозкультур и обеспечивать наиболее комфортное для человека освещение… На все это способны квантовые точки — полупроводниковые кристаллы размером от единиц до нескольких десятков нанометров.

На фото: Михаил Вакштейн, генеральный директор «Нанотех-Дубна»

Их с недавних пор в промышленных масштабах производит компания НТИЦ «Нанотех-Дубна», родившаяся из совместного проекта двух соинвесторов — ОАО «РОСНАНО» и ФГУП «НИИ прикладной акустики» (Дубна).

Размер квантовых точек имеет ключевое значение для их свойств: от величины частиц напрямую зависит переизлучаемый ими спектр. Двухнанометровый кристалл из селенида кадмия флуоресцирует голубым светом, а семинанометровый — из тех же самых частиц — дает красное свечение. Каждый новый размер рождает уникальный свет. Изменяя величину кристалла, ученые могут получить любую длину волны, с разницей буквально в 1–2 нанометра.

Чтобы перейти в другой световой диапазон, достаточно заменить один полупроводник на другой. Если селенид кадмия обеспечивает видимое излучение, то сульфид или селенид цинка «отвечают» за ультрафиолетовый спектр. За сульфидом или селенидом свинца «числится» инфракрасная область.

«С помощью квантовых точек можно получить излучение практически в любой области спектра — от ультрафиолетовой до инфракрасной», — говорит генеральный директор «Нанотех-Дубна» Максим Вакштейн, под руководством которого в НИИ прикладной акустики и были разработаны технологии синтеза квантовых точек. И продолжает: «У квантовых точек есть одна особенность — непрерывный спектр поглощения. Они поглощают во всем диапазоне длин волн: скажем, флуоресцируют в красной области спектра, а поглощают и в ультрафиолетовой, и в фиолетовой, и в голубой — вплоть до красной».

Такие характеристики делают полупроводниковые наночастицы уникальным материалом для солнечных батарей: они станут максимально эффективными, потому что благодаря квантовым точкам будут соответствовать всему спектру солнечного света.

Точка по имени Солнце

«Некоторые солнечные батареи недостаточно хорошо поглощают ультрафиолетовый компонент. Следовательно, батарея в данном спектре неэффективна», — говорит Максим.

С помощью новых технологий это легко исправить. Солнечная батарея покрывается тонкой полимерной пленкой, содержащей квантовые точки. Они не просто «съедают» ультрафиолетовый свет, но и переводят его в другую, более длинноволновую часть спектра. Например, зеленую, которую солнечная батарея воспринимает гарантированно.

Максим Вакштейн называет это дауншифтом. Слово малопонятное, зато результат очевидный: увеличение эффективности солнечных батарей, «обернутых» в специальную пленку с квантовыми точками, достигает 10 процентов.

На фото: Квантовые точки в полимерных пленках светятся под ультрафиолетом

«Технология достаточно простая, — утверждает Максим. — Главное — не приходится вмешиваться в устройство солнечной батареи. Достаточно ее уже готовую покрыть сверху пленкой».

Однако пока из многокилограммового объема квантовых точек, которые производит «Нанотех-Дубна», основная часть уходит на защиту ценных бумаг. Наночастицы служат надежными метками, по которым специальные считывающие устройства определяют, подлинный объект или поддельный, вне зависимости от того, из чего он изготовлен: из бумаги, полимера или металла.

«Квантовыми точками мы начали заниматься именно из-за этого направления, — признается Максим. — Направление с маркировкой ценных бумаг было выделено как приоритетное — во многом потому, что оно реализуемо гораздо проще, чем остальные. Путь на рынок достаточно короткий, потому что не требуется создание каких-то очень сложных электронных систем».

В деле защиты ценных бумаг находит применение еще одно уникальное свойство квантовых точек — их фотостабильность. Оно выходит на передний план, когда дело касается документов, срок службы которых исчисляется не одним десятком лет. Например, если речь идет о паспорте.

Необычный эффект производят квантовые точки в области сельского хозяйства. Использование их в качестве добавок в полимерных материалах, которыми покрывают теплицы, дает возможность не только «убирать» вредный для растений ультрафиолет и защищать от него саму пленку, но и переизлучать его в красную область спектра, которая, в свою очередь, стимулирует рост растений, повышая урожайность. Аналогичные пленки с добавками редкоземельных элементов изготавливают уже давно. Но они ограничены в своих возможностях: например, европий может переизлучать только на 612 нм. А вот квантовые точки можно настроить на любую длину волны — наиболее подходящую для растений.

«Мы испытывали наши материалы в разных условиях и на различных культурах — томатах, капусте, листовом салате, — перечисляет Максим Вакштейн. — Получили действительно многообещающие результаты: урожайность намного выше, нежели у растений, находящихся под обычными пленками с редкоземельными элементами. При этом свойства пленки, „начиненной” квантовыми точками, сохраняются в течение долгого времени».

Материалы с квантовыми точками прошли испытания на различных сельхозкультурах. Сегодня разработчики готовятся получить международный сертификат на свой продукт в Голландии — признанном мировом лидере в области растениеводства.

«Испытания очень дорогие, — отмечает Максим Вакштейн. — Стоимость одного — порядка 150 тысяч евро, что сравнимо с бюджетом небольшого научно-технического проекта. Однако у голландцев применяется годами проверенная методология, все делается на высочайшем уровне, и это того стоит. Парники покрыты датчиками, которые контролируют все, что можно: влажность, температуру, солнечную радиацию. Стоят ульи с пчелами, которые в нужном режиме опыляют растения. Это действительно хай-тек в своей области».





Комментарии
Я восхищаюсь вашей технологией !Успехов в получении сертификата в Голландии!
Соколов Петр Сергеевич, 24 января 2013 17:33 
Хороший обзор по квантовым точкам: http://dx.do...m.201202860

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Нано-Купидон на День Святого Валентина
Нано-Купидон на День Святого Валентина

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ» (Интересные научные события 2020 года от Американского физического общества (APS): Новый век сверхпроводимости. Магические углы в графене. Новые рекорды LIGO и Virgo: сверхмассивные и асимметричные слияния черных дыр. Свет от темной материи в эксперименте Xenon. Чего не хватает для создания квантового интернета? Коперниканский переворот в нейронных сетях. Червякомешалка. Вселенский метроном и предел точности атомных часов. Благородные металлы и графен против токсичных газов. Мультиферроик с ферродолинным упорядочением. Борные сенсоры азотосодержащих загрязнителей.

Наносистемы: физика, химия, математика (2020, Т. 11, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume11/11-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

С Новым годом!
Дорогие друзья и коллеги!
Поздравляем с наступающим 2021 годом!
Желаем всем хорошего настроения и здоровья, удачи во всем и новых достижений!

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.