O que é tecnologia de pontos quânticos?

Os pontos quânticos estão agitando o mundo das TVs e monitores , mas o que são exatamente? Isso é apenas mais um abuso da palavra “quântico” por parte dos profissionais de marketing ou esses pontos são tão incríveis quanto parecem?

O átomo artificial

Os pontos quânticos são partículas de material semicondutor com apenas alguns nanômetros de diâmetro. Também conhecidos como “átomos artificiais” (apesar de serem muito maiores que um átomo), esses pontos agem de maneira semelhante aos átomos no que diz respeito à sua relação com os elétrons. Eles são tão pequenos que seus elétrons ficam “presos” e se comportam de maneira semelhante aos átomos. Quando a luz UV atinge um ponto quântico, seus elétrons são elevados a um estado de energia mais elevado. Quando os elétrons voltam ao seu nível base, a diferença de energia entre os dois estados é liberada na forma de luz.

Eles são chamados de pontos quânticos por dois motivos. Primeiro, eles exibem propriedades quânticas graças à forma como confinam os elétrons dentro de si. Os efeitos quânticos são aquelas leis subatômicas da física que os cientistas ainda estão tentando compreender completamente, mas já podemos aplicá-las em dispositivos como computadores quânticos.

Eles são chamados de pontos porque são tão pequenos que têm praticamente dimensão zero. Em outras palavras, eles são um único ponto sem largura, comprimento ou altura. Bem, tudo bem, eles têm algumas dezenas de átomos de diâmetro, mas estão tão perto de serem pontos de dimensão zero que as leis malucas da mecânica quântica entram em ação.

O que torna os pontos quânticos tão úteis?

Os pontos quânticos comportam-se como átomos que foram excitados, mas diferem num aspecto fundamental. A luz que você obtém de um átomo ou ponto quântico é igual à quantidade de energia absorvida e liberada, o que determina o comprimento de onda e, portanto, a cor da luz. Entretanto, um tipo de átomo (por exemplo, ferro, sódio) sempre emitirá o mesmo comprimento de onda de cor.

Os pontos quânticos, por outro lado, podem ser todos feitos do mesmo material semicondutor, mas produzem comprimentos de onda diferentes dependendo do seu tamanho. Quanto maior o ponto, maior o comprimento de onda e vice-versa. Portanto, os pontos maiores tendem para a extremidade vermelha do espectro e os menores para a extremidade azul.

Este atributo dos pontos quânticos significa que você pode controlar com precisão a emissão de luz colorida, produzindo cores brilhantes e precisas.

Como fazer pontos quânticos

Os pontos quânticos têm uma estrutura precisa porque são cristais. As pastilhas de silício das quais nossos microchips são feitos também crescem como cristais, que se auto-organizam em padrões atômicos. É por isso que podemos fazer pontos quânticos com estruturas precisas em escala nanométrica. Se tivéssemos que construí-los um átomo de cada vez, não seriam muito práticos!

Eles podem ser feitos disparando feixes de átomos em um substrato para construir cristais, você pode disparar íons (elétrons livres) em seu substrato semicondutor ou usando raios X. Os pontos quânticos também podem ser criados por meio de processos químicos e até mesmo por processos biológicos. No entanto,  a investigação sobre a produção biológica ainda está numa fase muito inicial.

Onde os pontos quânticos são usados?

Além dos monitores QD-OLED e QLED, a maioria das pessoas conhece os pontos quânticos, existem inúmeras aplicações para essas partículas invisíveis em muitas tecnologias diferentes.

Os painéis solares são uma importante aplicação potencial dos pontos quânticos. As actuais células solares baseadas em silício já são bastante eficientes na recolha de energia a partir da luz, mas como os pontos quânticos podem ser “sintonizados” para absorver luz de várias partes do espectro electromagnético, poderiam produzir painéis solares muito mais eficientes. Esses painéis não apenas seriam mais eficientes, mas também seriam mais baratos de produzir, já que o processo para produzir os pontos quânticos necessários é relativamente simples.

Teoricamente, você poderia fazer uma célula solar de pontos quânticos puros, mas eles também podem ser usados ​​em células solares híbridas. Aumentar a eficiência de outras tecnologias de energia solar .

Os pontos quânticos podem ser usados ​​em detectores de fótons, têm um potencial interessante na biomedicina e podem até produzir diodos emissores de luz muito mais baratos e eficientes.

Uma aplicação interessante dos pontos quânticos é no tratamento do câncer , onde os pontos são projetados para se acumular em órgãos específicos para liberar medicamentos anticâncer, bem como imagens avançadas. Eles podem até desempenhar um papel no diagnóstico precoce de tumores.

Os pontos quânticos também podem ser a chave para a computação fotônica, à medida que os circuitos elétricos ficam tão pequenos que os efeitos quânticos tornam impossível o fluxo de elétrons através deles. a computação com fótons pode ser o próximo passo. Os pontos quânticos podem resolver vários dos problemas que a computação fotônica ainda enfrenta.

Quantum desafia a imaginação

Richard Feynman, o famoso físico americano, é frequentemente citado como tendo dito algo no sentido de: “Se você pensa que entende a mecânica quântica, você não entende a mecânica quântica.” Albert Einstein também é conhecido por traçar limites ao se aventurar nisso, então nos sentimos bastante confortáveis ​​em admitir que realmente não entendemos os pontos quânticos.

O que entendemos é o quão versáteis eles são e que inovações tecnológicas incríveis eles permitirão, além de criar telas de computador mais bonitas. Então, da próxima vez que você se maravilhar com a vivacidade da sua TV QLED, reserve um momento para pensar na incrível magia subatômica que está acontecendo para que você possa obter uma imagem melhor e como, algum dia, os pontos quânticos poderão realizar trabalhos importantes dentro do seu corpo e lá fora no mundo.