Punto Cuántico: Olvídese de su televisor de ultra alta definición 4K, el salto cuántico a las imágenes en vivo que incluye células vivas, análisis de cáncer de sangre, detección y tratamiento del cáncer

Por Fouad Sabry

¿Qué es el punto cuántico?

Los puntos cuánticos (QD) son partículas semiconductoras de unos pocos nanómetros de tamaño, que tienen propiedades ópticas y electrónicas que difieren de las partículas más grandes debido a la mecánica cuántica. Son un tema central en la nanotecnología. Cuando los puntos cuánticos se iluminan con luz ultravioleta, un electrón en el punto cuántico puede excitarse a un estado de mayor energía. En el caso de un punto cuántico semiconductor, este proceso corresponde a la transición de un electrón de la banda de valencia a la banda de conductancia. El electrón excitado puede volver a caer en la banda de valencia liberando su energía mediante la emisión de luz. Esta emisión de luz (fotoluminiscencia) se ilustra en la figura de la derecha. El color de esa luz depende de la diferencia de energía entre la banda de conductancia y la banda de valencia, o la transición entre estados de energía discretizados cuando la estructura de la banda ya no es una buena definición en QD.

Cómo se beneficiará

(I) Insights y validaciones sobre los siguientes temas:

Capítulo 1: Punto cuántico

Capítulo 2: Célula solar de punto cuántico

Capítulo 3: Diodo emisor de luz

Capítulo 4: Visualización de puntos cuánticos

Capítulo 5: Peligros para la salud y la seguridad de los nanomateriales

Capítulo 6: Nanotoxicología

Capítulo 7: Fotocatálisis

Capítulo 8: Pozo de potencial

(II) Responder a las principales preguntas del público sobre el punto cuántico.

(III) Ejemplos del mundo real para el uso de puntos cuánticos en muchos campos.

(IV) 17 apéndices para explicar, brevemente, 266 tecnologías emergentes en cada industria para tener una comprensión completa de 360 ​​grados de las tecnologías de puntos cuánticos.

Para quién es este libro

Profesionales, estudiantes de pregrado y posgrado, entusiastas, aficionados y aquellos que quieren ir más allá del conocimiento o la información básicos para cualquier tipo de punto cuántico.

• Idioma: Español
• Editorial: Mil Millones De Conocimientos [Spanish]
• Fecha de lanzamiento: 27 ene 2022

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Otros libros del autor

1 - Propulsión por plasma

2 - Motor de detonación por pulsos

3 - Robótica Agrícola

4 - Sistemas Ecológicos Cerrados

5 - Carne cultivada

6 - Agricultura vertical

7 - Vehículos autónomos

8 - Drones autónomos

9 - Robótica Autónoma

10 - Armas autónomas

11 - Arcología

12 - Impresión 4D

13 - Ciudad Abovedada

14 - Libro mayor distribuido

15 - Moneda digital

16 - Finanzas descentralizadas

17 - Máquinas inteligentes

18 - Aerogel

19 - Metal amorfo

20 - Bioplástico

21 - Polímero conductor

22 - Tratamiento criogénico

23 - Armadura dinámica

24 - Fullereno

25 - Grafeno

26 - Laboratorio en un chip

27 - Superconductividad de alta temperatura

28 - Nanopartículas magnéticas

29 - Fluido magnetorreológico

30 - Microfluídica

31 - Superfluidez

32 - Metamaterial

33 - Espuma de metal

34 - Estructura multifunción

35 - Nanomateriales

36 - Materia programable

37 - Punto cuántico

38 - Siliceno

39 - Superaleación

40 - Diamante sintético

41 - Cristal de tiempo

42 - Hormigón translúcido

43 - Interfaz cerebro-computadora

44 - Inteligencia de enjambre

Serie de The Author

Tecnologías emergentes en el sector aeroespacial

1 - Propulsión por plasma

2 - Motor de detonación por pulsos

Tecnologías emergentes en la agricultura

1 - Robótica Agrícola

2 - Sistemas Ecológicos Cerrados

3 - Carne cultivada

4 - Agricultura vertical

Tecnologías emergentes en cosas autónomas

1 - Vehículos autónomos

2 - Drones autónomos

3 - Robótica Autónoma

4 - Armas autónomas

Tecnologías emergentes en la construcción

1 - Arcología

2 - Impresión 4D

3 - Ciudad Abovedada

Tecnologías emergentes en finanzas

1 - Libro mayor distribuido

2 - Moneda digital

3 - Finanzas descentralizadas

Tecnologías emergentes en tecnología de la información

1 - Máquinas inteligentes

Tecnologías emergentes en ciencia de materiales

1 - Aerogel

2 - Metal amorfo

3 - Bioplástico

4 - Polímero conductor

5 - Tratamiento criogénico

6 - Armadura dinámica

7 - Fullereno

8 - Grafeno

9 - Laboratorio en un chip

10 - Superconductividad de alta temperatura

11 - Nanopartículas magnéticas

12 - Fluido magnetorreológico

13 - Microfluídica

14 - Superfluidez

15 - Metamaterial

16 - Espuma metálica

17 - Estructura multifunción

18 - Nanomateriales

19 - Materia programable

20 - Punto cuántico

21 - Siliceno

22 - Superaleación

23 - Diamante sintético

24 - Cristal de Tiempo

25 - Hormigón translúcido

Tecnologías emergentes en neurociencia

1 - Interfaz cerebro-computadora

Tecnologías emergentes en robótica

1 - Inteligencia de enjambre

Mil millones de conocedores

Punto cuántico

Olvídese de su televisor de ultra alta definición 4K, el quantum da un salto a las imágenes de vivo, incluidas las células vivas, el ensayo de cáncer de sangre, la detección y el tratamiento del cáncer

Fouad Sabry

Derechos de autor

Quantum Dot Copyright © 2021 por Fouad Sabry. Todos los derechos reservados.

Todos los derechos reservados. Ninguna parte de este libro puede ser reproducida en cualquier forma o por cualquier medio electrónico o mecánico, incluyendo sistemas de almacenamiento y recuperación de información, sin el permiso por escrito del autor. La única excepción es por un revisor, que puede citar extractos cortos en una revisión.

Funda diseñada por Fouad Sabry.

Este libro es una obra de ficción. Los nombres, personajes, lugares e incidentes son productos de la imaginación del autor o se usan ficticiamente. Cualquier parecido con personas reales, vivas o muertas, eventos o lugares es completamente casual.

Sobresueldo

Puede enviar un correo electrónico a [e-mail] con el asunto Quantum Dot: Forget your 4K ultra high-definition TV, the quantum jumps into vivo imaging including live cell, blood cancer assay, cancer detection and treatment, y recibirá un correo electrónico que contiene los primeros capítulos de este libro.

Fouad Sabry

Visite el sitio web de 1BK en

www.1BKOfficial.org

Prefacio

¿Por qué escribí este libro?

La historia de escribir este libro comenzó en 1989, cuando era estudiante en la Escuela Secundaria de Estudiantes Avanzados.

Es notablemente como las escuelas STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas), que ahora están disponibles en muchos países avanzados.

STEM es un plan de estudios basado en la idea de educar a los estudiantes en cuatro disciplinas específicas: ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas, en un enfoque interdisciplinario y aplicado. Este término se usa típicamente para abordar una política educativa o una elección de currículo en las escuelas. Tiene implicaciones para el desarrollo de la fuerza laboral, las preocupaciones de seguridad nacional y la política de inmigración.

Hubo una clase semanal en la biblioteca, donde cada estudiante es libre de elegir cualquier libro y leer durante 1 hora. El objetivo de la clase es animar a los estudiantes a leer materias distintas al currículo educativo.

En la biblioteca, mientras miraba los libros en los estantes, noté libros enormes, un total de 5,000 páginas en 5 partes. El nombre del libro es La Enciclopedia de la Tecnología, que describe todo lo que nos rodea, desdeel cero absoluto hasta los semiconductores, casi todas las tecnologías, en ese momento, se explicaban con ilustraciones coloridas y palabras simples. Comencé a leer la enciclopedia y, por supuesto, no pude terminarla en la clase semanal de 1 hora.

Entonces, convencí a mi padre para que comprara la enciclopedia. Mi padre compró todas las herramientas tecnológicas para mí al comienzo de mi vida, la primera computadora y la primera enciclopedia tecnológica, y ambas tienen un gran impacto en mí y en mi carrera.

He terminado toda la enciclopedia en las mismas vacaciones de verano de este año, y luego comencé a ver cómo funciona el universo y cómo aplicar ese conocimiento a los problemas cotidianos.

Mi pasión por la tecnología comenzó hace más de 30 años y aún así el viaje continúa.

Este libro es parte de La Enciclopedia de Tecnologías Emergentes, que es mi intento de dar a los lectores la misma experiencia increíble que tuve cuando estaba en la escuela secundaria, pero en lugar de las tecnologías del siglo 20,estoy más interesado en las tecnologías emergentes del siglo 21, las aplicaciones y las soluciones de laindustria.

La Enciclopedia de Tecnologías Emergentes constará de 365 libros, cada libro se centrará en una sola tecnología emergente. Puede leer la lista de tecnologías emergentes y su categorización por industria en la parte de Próximamente, al final del libro.

365 libros para dar a los lectores la oportunidad de aumentar sus conocimientos sobre una sola tecnología emergente todos los días en el transcurso de un período de un año.

Introducción

¿Cómo escribí este libro?

En cada libro de The Encyclopedia of Emerging Technologies, estoy tratando de obtener información de búsqueda instantánea y cruda, directamente de las mentes de las personas, tratando de responder a sus preguntas sobre la tecnología emergente.

Hay 3 mil millones de búsquedas en Google todos los días, y el 20% de ellas nunca se han visto antes. Son como una línea directa a los pensamientos de la gente.

A veces eso es 'Cómo elimino la mermelada de papel'. Otras veces, son los miedos desgarradores y los anhelos secretos que solo se atreverían a compartir con Google.

En mi búsqueda por descubrir una mina de oro sin explotar de ideas de contenido sobre Quantum Dot, uso muchas herramientas para escuchar datos autocompletados de motores de búsqueda como Google, luego rápidamente saco cada frase y pregunta útil, la gente está preguntando alrededor de la palabra clave Quantum Dot.

Es una mina de oro de la percepción de las personas, que puedo usar para crear contenido, productos y servicios frescos y ultra útiles. La gente amable, como tú, realmente quiere.

Las búsquedas de personas son el conjunto de datos más importante jamás recopilado sobre la psique humana. Por lo tanto, este libro es un producto en vivo, y constantemente actualizado por más y más respuestas para nuevas preguntas sobre Quantum Dot, hechas por personas, como usted y yo, que se preguntan sobre esta nueva tecnología emergente y les gustaría saber más sobre ella.

El enfoque para escribir este libro es obtener un nivel más profundo de comprensión de cómo las personas buscan alrededor de Quantum Dot, revelando preguntas y consultas que no necesariamente pensaría en la parte superior de mi cabeza, y respondiendo a estas preguntas en palabras súper fáciles y digeribles, y navegar por el libro de una manera directa.

Por lo tanto, cuando se trata de escribir este libro, me he asegurado de que esté lo más optimizado y dirigido posible. El propósito de este libro es ayudar a las personas a comprender mejor y aumentar su conocimiento sobre Quantum Dot. Estoy tratando de responder a las preguntas de la gente lo más cerca posible y mostrando mucho más.

Es una manera fantástica y hermosa de explorar preguntas y problemas que tienen los pueblos y responderlos directamente, y agregar conocimiento, validación y creatividad al contenido del libro, incluso lanzamientos y propuestas. El libro descubre áreas ricas, menos concurridas y, a veces, sorprendentes de demanda de investigación que de otra manera no alcanzaría. No hay duda de que, se espera que aumente el conocimiento de las mentes de los lectores potenciales, después de leer el libro utilizando este enfoque.

He aplicado un enfoque único para hacer que el contenido de este libro sea siempre fresco. Este enfoque depende de escuchar las mentes de las personas, mediante el uso de las herramientas de escucha de búsqueda. Este enfoque me ayudó a:

Conozca a los lectores exactamente donde están, para que pueda crear contenido relevante que toque una fibra sensible e impulse una mayor comprensión del tema.

Mantenga mi dedo firmemente en el pulso, para que pueda obtener actualizaciones cuando la gente hable sobre esta tecnología emergente de nuevas maneras, y monitorear las tendencias a lo largo del tiempo.

Descubrir tesoros ocultos de preguntas que necesitan respuestas sobre la tecnología emergente para descubrir ideas inesperadas y nichos ocultos que aumentan la relevancia del contenido y le dan una ventaja ganadora.

Deje de perder el tiempo en la sensación y las conjeturas sobre el contenido deseado por los lectores y llene el contenido del libro con lo que la gente necesita y diga adiós a las infinitas ideas de contenido basadas en especulaciones.

Tome decisiones sólidas y tome menos riesgos para obtener asientos de primera fila para lo que la gente quiere leer y quiere saber, en tiempo real, y use los datos de búsqueda para tomar decisiones audaces, sobre qué temas incluir y qué temas excluir.

Optimice mi producción de contenido para identificar ideas de contenido sin tener que examinar manualmente las opiniones individuales para ahorrar días e incluso semanas de tiempo.

Es maravilloso ayudar a las personas a aumentar su conocimiento de una manera directa simplemente respondiendo a sus preguntas.

Creo que el enfoque de la escritura de este libro es único, ya que recopila y rastrea las preguntas importantes que hacen los lectores en los motores de búsqueda.

Reconocimientos

Escribir un libro es más difícil de lo que pensaba y más gratificante de lo que podría haber imaginado. Nada de esto hubiera sido posible sin el trabajo realizado por prestigiosos investigadores, y me gustaría reconocer sus esfuerzos para aumentar el conocimiento del público sobre esta tecnología emergente.

Dedicación

A los iluminados, los que ven las cosas de manera diferente y quieren que el mundo sea mejor, no les gusta el status quo o el estado existente. Puedes estar demasiado en desacuerdo con ellos, y puedes discutir con ellos aún más, pero no puedes ignorarlos, y no puedes subestimarlos, porque siempre cambian las cosas ... empujan a la raza humana hacia adelante, y mientras que algunos pueden verlos como locos o aficionados, otros ven genios e innovadores, porque los que están lo suficientemente iluminados como para pensar que pueden cambiar el mundo, son los que lo hacen y llevan a la gente a la iluminación.

Epígrafe

Los puntos cuánticos (QD) son partículas semiconductoras de unos pocos nanómetros de tamaño, que tienen propiedades ópticas y electrónicas que difieren de las partículas más grandes debido a la mecánica cuántica. Son un tema central en nanotecnología. Cuando los puntos cuánticos son iluminados por la luz UV, un electrón en el punto cuántico puede ser excitado a un estado de mayor energía. En el caso de un punto cuántico semiconductor, este proceso corresponde a la transición de un electrón de la banda de valencia a la banda de conductancia. El electrón excitado puede volver a caer en la banda de valencia liberando su energía por la emisión de luz. Esta emisión de luz (fotoluminiscencia) se ilustra en la figura de la derecha. El color de esa luz depende de la diferencia de energía entre la banda de conductancia y la banda de valencia, o la transición entre estados de energía discretizados cuando la estructura de la banda ya no es una buena definición en los QD.

Tabla de contenidos

Punto cuántico

Otros libros del autor

Serie de The Author

Punto cuántico

Derechos de autor

Sobresueldo

Prefacio

Introducción

Reconocimientos

Dedicación

Epígrafe

Tabla de contenidos

Capítulo 1: Punto cuántico

Capítulo 2: Célula solar de punto cuántico

Capítulo 3: Diodo emisor de luz

Capítulo 4: Visualización de puntos cuánticos

Capítulo 5: Riesgos para la salud y la seguridad de los nanomateriales

Capítulo 6: Nanotoxicología

Capítulo 7: Fotocatálisis

Capítulo 8: Pozo potencial

Epílogo

Sobre el autor

Próximamente

Apéndices: Tecnologías emergentes en cada industria

Capítulo 1: Punto cuántico

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La luz UV se utilizó para irradiar puntos cuánticos coloidales. Debido al confinamiento cuántico, los puntos cuánticos de diferentes tamaños emiten diferentes tonos de luz.

Los puntos cuánticos (QD) son partículas semiconductoras de unos pocos nanómetros de tamaño, que tienen propiedades ópticas y electrónicas que difieren de las partículas más grandes debido a la mecánica cuántica. Son un tema central en nanotecnología. Cuando los puntos cuánticos son iluminados por la luz UV, un electrón en el punto cuántico puede ser excitado a un estado de mayor energía. En el caso de un punto cuántico semiconductor, este proceso corresponde a la transición de un electrón de la banda de valencia a la banda de conductancia. El electrón excitado puede volver a caer en la banda de valencia liberando su energía por la emisión de luz. Esta emisión de luz (fotoluminiscencia) se ilustra en la figura de la derecha. El color de esa luz depende de la diferencia de energía entre la banda de conductancia y la banda de valencia, o la transición entre estados de energía discretizados cuando la estructura de la banda ya no es una buena definición en los QD.

En el lenguaje de la ciencia de los materiales, los materiales semiconductores a nanoescala confinan estrechamente los electrones o los agujeros de electrones. Los puntos cuánticos a veces se conocen como átomos artificiales, enfatizando su singularidad, teniendo estados electrónicos discretos y unidos, como átomos o moléculas naturales.

Los puntos cuánticos tienen propiedades que se encuentran entre las de los semiconductores a granel y los átomos o moléculas discretos. Sus cualidades optoelectrónicas varían dependiendo del tamaño y la forma.

Los puntos cuánticos podrían usarse en transistores de un solo electrón, células solares, LED, láseres y otros dispositivos. Estos enfoques de procesamiento dan como resultado tecnologías de producción de semiconductores menos costosas y más rápidas.

Contenido

1 Producción

1.1 Síntesis coloidal

1.2 Síntesis de plasma

1.3 Fabricación

1.4 Ensamblaje viral

1.5 Montaje electroquímico

1.6 Fabricación a granel

1.7 Puntos cuánticos libres de metales pesados

2 Salud y seguridad

3 Propiedades ópticas

4 Aplicaciones

4.1 Mantenimiento de registros subcutáneos

4.2 Biología

4.3 Dispositivos fotovoltaicos

4.3.1 Células solares de punto cuántico solo

4.3.2 Punto cuántico en células solares híbridas

4.3.3 Punto cuántico con nanocables en células solares

4.4 Diodos emisores de luz

4.5 Pantallas de puntos cuánticos

4.6 Dispositivos fotodetectores

4.7 Fotocatalizadores

5 Teoría

6 Confinamiento cuántico en semiconductores

6.1 Modelos

6.2 Mecánica cuántica

6.2.1 Semiclásico

6.2.2 Mecánica clásica

7 Historia

8 Véase también

9 Referencias

10 Lecturas adicionales

11 Enlaces externos

Producción

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Puntos cuánticos con emisión gradual de violeta a rojo intenso

Los puntos cuánticos se pueden crear en una variedad de métodos. La síntesis coloidal, el autoensamblaje y la compuerta eléctrica son todas posibilidades.

Síntesis coloidal

Los nanocristales semiconductores coloidales se crean a partir de soluciones de una manera similar a los  métodos químicos clásicos. La distinción fundamental es que el producto no precipita ni permanece disuelto. Cuando la solución se calienta a alta temperatura, los precursores se descomponen, formando monómeros que nuclean y crean nanocristales. La temperatura es un componente importante en la determinación de las mejores circunstancias para el desarrollo de nanocristales. Debe ser lo suficientemente alto como para permitir el reordenamiento del átomo y el recocido durante todo el proceso de síntesis, pero lo suficientemente bajo como para permitir la formación de cristales. Otro componente esencial que debe gestionarse estrictamente durante la formación de nanocristales es la concentración de monómeros. El crecimiento de los nanocristales puede ocurrir en dos regímenes: enfoque y desenfocamiento. El tamaño crítico (el tamaño al que los nanocristales no crecen ni se encogen) es bastante modesto a altas concentraciones de monómeros, lo que resulta en el desarrollo de prácticamente todas las partículas. Las partículas más pequeñas crecen más rápido que las más grandes en este régimen (ya que los cristales más grandes requieren más átomos para crecer que los cristales pequeños), lo que lleva a un enfoque de distribución de tamaño y una distribución inusual de partículas prácticamente monodispersadas. Cuando el contenido de monómeros se mantiene constante, el tamaño medio de los nanocristales presentes es siempre ligeramente superior al tamaño crítico. La concentración de monómeros disminuye con el tiempo, el tamaño crítico crece más que el tamaño promedio presente y la distribución se desenfoca.

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Puntos cuánticos de sulfuro de cadmio en las células

Existen métodos coloidales para producir muchos semiconductores diferentes. Los puntos típicos están hechos de compuestos binarios como sulfuro de plomo, seleniuro de plomo, seleniuro de cadmio, sulfuro de cadmio, teluro de cadmio, arseniuro de indio y fosfuro de indio. Los puntos también pueden estar hechos de compuestos ternarios como el sulfuro de seleniuro de cadmio. Además, se han realizado avances recientes que permiten la síntesis de puntos cuánticos de perovskita coloidal. Estos puntos cuánticos pueden contener tan solo de 100 a 100,000 átomos dentro del volumen de puntos cuánticos, con un diámetro de ≈10 a 50 átomos. Esto corresponde a aproximadamente 2 a 10 nanómetros, y a 10 nm de diámetro, casi 3 millones de puntos cuánticos podrían alinearse de extremo a extremo y encajar dentro del