Kaasaegne maailm täis igasugust infot. Inimesed on eriti huvitatud meditsiiniliste avastuste valdkonnast. Sageli võite kuulda sellisest imelisest seadmest nagu Pankovi prillid. Paljude praktikute ülevaated on üsna julgustavad, kuid on ka muljeid, mis pole nii roosilised, kui seadme reklaam lubab. Mis on imeprillid ja mis on nende kasutamise olemus täiskasvanute ja laste nägemise taastamise valdkonnas?

Professor Pankovi kvantprillidega silmade mõjutamise meetod

Pankovi uuendusliku silmaravi meetodi olemus seisneb nägemise taastamises, mõjutades võrkkesta värvilise kiirgusega. Inimsilma ehitus on selline, et ta eristab värve vastavalt aju impulsile teatud närvilõpmetele. Kui silmad puutuvad kiires tempos kokku erinevate värvikiirgustega, erutuvad kõik koed ja närvilõpmed, paraneb verevarustus ning elule saavad need piirkonnad, mis justkui enam oma funktsiooni ei täida.

Uus seade, mida kasutatakse paljudes meditsiinikeskused nägemise taastamiseks, on positiivsed arvustused. Paljude oftalmoloogia ja värviteraapia ekspertide sõnul väärivad Pankovi prillid nende inimeste tähelepanu, kes on kaotamas oma nägemist või kõrvalmõjud arvuti taga töötamisest.

Pankovi kvantprillid on oma olemuselt treeningstimulaator, mis parandab silmaaparaadi iga komponendi füsioloogilist eesmärki. Paljud arvamused on tänapäeval keskendunud Pankovi kvantprillide teemale. Arvustused võivad olla nii meelitavad kui ka negatiivsed.

Kust leian Pankovi seadme kohta üksikasjalikku teavet?

Enne seadmeprojekti heakskiitmist ja masstootmisse lubamist meditsiinivaldkonnas kasutamiseks inimeste nägemise ravimisel kirjutas autor professor Pankov huvitava töö teemal nägemise taastamise võimalused just silmade eksponeerimisega. kõikidele vikerkaare varjunditele.

Kuidas Pankovi prillid välja näevad, leiate selle seadme ülevaated probleemideta. Kuid erinevate müüjate vastuolulise teabe põhjal ei ole alati võimalik konkreetselt aru saada, mida see seade tegelikult käsitleb ja kuidas seda kasutada. Seetõttu pöörduvad enamasti need, kes oma nägemise taastamisel abi vajavad, selgitusi otsima professori raamatust, mis kirjeldab füsioloogiline tähtsus iga värv - "Epifaania vikerkaar". Pankovi prillid ja nende arvustused on raamatuga otseselt seotud.

Tänapäeval on meditsiiniseadmete turg peaaegu igal teisel juhul täis võltsinguid, müüdavate seadmete juhised sisaldavad kirjeldusi autori allikast, kuid need ei ole nende praktikas kasutamise osas täiesti konkreetsed.

Raamatus kirjeldatakse valgustuse mõjutamise meetodeid, milleks on soojendus. Kuid harjutused, nagu kalade vaatamine värvilise valgustusega akvaariumis, ei ole alati tõhusad. Kuid autori loodud seade - professor Pankovi prillid - pälvis oma töörütmi tõttu väljateenitud tunnustuse. Arvustused ei saa muidugi anda üksikasjalikku vastust seadme tõhususe kohta. Nägemise taastamiseks mõeldud prillide kohta usaldusväärse hinnangu saamiseks peate teadma ka professionaalsete silmaarstide arvamust.

Ilma silmaarsti retseptita seadet praktikas ei kasutata. Selle mõju saab professionaalselt hinnata ainult spetsialist.

Prillide mõju nägemise taastamisele

Pankovi prillid mõjutavad silmi järgmiselt:

  • tarnitavate valgussignaalide tõttu masseeritakse silmalihaseid; leeveneb õpilase spasm, mis treeningu ajal kas kitseneb või laieneb;
  • silmaaparaadi rütmilise töö tõttu paraneb silmasisese vedeliku väljavool ja silma eeskamber saab pildi tajumise sügavuse kõikumisi;
  • lihaste kokkutõmbumine parandab vereringet, tänu millele tekib silma võrkkestas efektiivne mikrotsirkulatsioon, paraneb kõigi kudede toitumine ning seetõttu paraneb ka visuaalne taju.

Enamikul juhtudel väärivad Pankovi prillid positiivseid hinnanguid, kui neid kasutatakse simulaatorina kaugelearenenud silmahaiguste ennetamiseks ja inimeste nägemise treenimiseks. professionaalne sfäär kelle tegevus on seotud nägemise suure koormusega: arvutispetsialistid, raamatupidajad, kassapidajad, uurijad, piloodid.

Pankovi prillid määrab silmaarst katarakti esialgse astme, asteenoopia, amblüoopia, progresseeruva lühinägelikkuse, glaukoomi, strabismuse, lühinägelikkuse, arenenud kaugnägemise ja võrkkesta düstroofia korral.

Positiivsete arvustuste põhjal soovitatakse Pankovi prille ka operatsioonijärgsel perioodil tüsistuste ennetamiseks, kui operatsioon tehti silma piirkonnas.

Prillide kasutamist määravad tegurid

  • Kõiki ülevaateid analüüsides tuleks Pankovi prille kasutada simulaatorina kontoritöötajatele, kelle töös arvutiseadmete andmete töötlemisel tegelikult pause ei teki.
  • Positiivselt räägivad seadmetest ka õpilased, kes peavad nii päeval kui öösel raamatuid lugedes silmi pingutama.
  • Pankovi prillid on kasulikud ka neile, kes kannavad tavaprillide asemel moodsaid läätsi, mille tõttu silmad väsivad ja sageli punetavad.
  • Paljudes olukordades määrab silmaarst seadmega koolituse, kui ta on kindel teatud silmahaiguse tekkimise ohus.
  • Seadme kasutamine on eriti kasulik, kui spetsialist diagnoosib majutuse spasmi.

Võimalikud vastunäidustused uuendusliku nägemissimulaatori kasutamisel

Pankovi aparaadi kasutamine ei ole lubatud silma raskete põletikuliste protsesside, vaimuhaiguste, onkoloogia, kesknärvisüsteemi haiguste, raseduse korral, rasked vormid suhkurtõbi, kopsutuberkuloosi, südameinfarkti või insuldi taastumist ning harjutamist alla kolmeaastastel lastel ei soovitata.

Kõik nägemise taastamise seadme kasutamise plussid ja miinused

Nagu eespool mainitud, märgivad paljud, kes on praktikas Pankovi prillidega kokku puutunud, positiivset mõju pärast silmaarsti järelevalve all ravikuuri läbimist. Patsientide arv lapsepõlvesüldiselt ületab see patsientide arvu keskmises ja vanemas vanusekategoorias. Praktika näitab korrigeerimise tähtsust juba varases eas.

Inimesed, kes otsustavad seadet kasutada ilma arsti ettekirjutuseta, ei saa selle mõju professionaalselt hinnata, mistõttu on palju negatiivseid kommentaare, mis seostavad seda avastust vaid kempsumisega.

Professionaalsete silmaarstide nõuanded Pankovi prillide kasutamise kohta

Iga silmaarst paneb enne Pankovi prillidega ravikuuri määramist alati selge diagnoosi. Seade ei pruugi anda positiivseid muutusi nägemise parandamisel, kui haigus on liiga kaugele arenenud. Pankovi prille saab kasutada ainult pärast uimastiravi, pärast põletiku leevendamist.

Kust saab Pankovi prille osta?

Mida kindlasti eeltoodu põhjal teha ei tohiks, on seadme ostmine veebipoodide kaudu. Selle põhjuseks on see, et on palju tõhusaid võltsinguid Meditsiiniline seade ja palju reklaami.

Pealegi suunab seadme reklaam ostja tähelepanu suuremal määral mitte selle koolituse eesmärgile, vaid sellele raviomadusi. Pankovi prille pakutakse eriti aktiivselt megalinnade veebisaitidel. Niisiis hindasime näiteks Peterburi elanike arvamusi selle seadme kohta, kes vaevusid selle virtuaalmüüjate kaudu soetama ja praktikas testima. Kui neid arvustusi uurida, tekitasid Pankovi prillid (Peterburi pole ainus piirkond, mille elanikud reklaamijate trikkide alla sattusid) selle uuenduse vastu palju negatiivseid omadusi ja umbusku.

Seega tuleks nägemist taastada silmaarsti külastades ja kui ostate aparaadi, siis ainult pädeva arsti soovitusel, kes kindlasti halba nõu ei anna.

« Kvantpunktid- need on tehisaatomid, mille omadusi saab kontrollida»

Zh.I. Alferov, 2000. aasta Nobeli preemia laureaat. füüsikas pooljuhtide heterostruktuuride väljatöötamiseks kiir- ja optoelektroonika jaoks

Kvantpunktid (QD) on isoleeritud nanoobjektid, mille omadused erinevad oluliselt sama koostisega puistematerjali omadustest. Tuleb kohe märkida, et kvantpunktid on pigem matemaatiline mudel kui reaalsed objektid. Ja see on tingitud täieliku moodustamise võimatusest isoleeritud struktuurid – väikesed osakesed suhtlevad alati keskkonnaga, olles vedelas keskkonnas või tahkes maatriksis.

Et mõista, mis on kvantpunktid, ja mõista neid elektrooniline struktuur, kujutage ette Vana-Kreeka amfiteatrit. Kujutage nüüd ette, et laval rullub lahti põnev etendus ja publik täitub inimestega, kes on tulnud näitlejate mängu vaatama. Seega selgub, et inimeste käitumine teatris on paljuski sarnane kvantpunktide (QD) elektronide käitumisega. Etenduse ajal liiguvad näitlejad areenil ringi ilma publiku sisse minemata ning pealtvaatajad ise jälgivad tegevust oma kohalt ega lasku lavale. Areen on kvantpunkti alumised täidetud tasemed ja pealtvaatajate read on erutatud elektroonilised tasemed, millel on suurem energia. Sel juhul, nii nagu vaataja võib olla saali mis tahes reas, võib elektron hõivata ükskõik millise kvantpunkti energiataseme, kuid ei saa asuda nende vahel. Kassast etendusele pileteid ostes püüdsid kõik endast maksimumi võtta parimad kohad- lavale võimalikult lähedal. Tõepoolest, kes tahaks istuda viimases reas, kus näitleja nägu isegi binokliga ei näe! Seega, kui publik istub enne etenduse algust, täituvad kõik saali alumised read, täpselt nagu CT statsionaarses olekus, mille energia on madalaim, on madalam. energiatasemed täielikult elektronidega hõivatud. Etenduse ajal võib aga keegi pealtvaatajatest oma kohalt lahkuda, kuna laval mängib muusika liiga valjult või jäi ta lihtsalt ebameeldivale naabrile vahele, ja liikuda vabasse ülemisse ritta. Nii on kvantpunktis elektron sunnitud välise mõju mõjul liikuma kõrgemale energiatasemele, mida teised elektronid ei hõivata, mis viib kvantpunkti ergastatud oleku moodustumiseni. Tõenäoliselt mõtlete, mis juhtub selle tühja ruumiga energiatasandil, kus elektron varem asus – nn auk? Selgub, et laengu interaktsioonide kaudu jääb elektron sellega seotuks ja võib iga hetk tagasi liikuda, nii nagu muutunud vaataja võib alati meelt muuta ja naasta piletil märgitud kohta. Elektron-augu paari nimetatakse "eksitoniks". Ingliskeelne sõna"elevil", mis tähendab "elevil". QD energiatasemete vahelise migratsiooniga, mis sarnaneb ühe pealtvaataja tõusule või laskumisele, kaasneb elektroni energia muutus, mis vastab valguskvanti (footoni) neeldumisele või emissioonile, kui elektron liigub vastavalt kõrgemale või kõrgemale tasemele. madal tase. Eespool kirjeldatud elektronide käitumine kvantpunktis toob kaasa diskreetse energiaspektri, mis ei ole makroobjektidele iseloomulik ja mille puhul QD-sid nimetatakse sageli tehisaatomiteks, milles elektronide tasemed on diskreetsed.

Augu ja elektroni vahelise ühenduse tugevus (energia) määrab eksitoni raadiuse, mis on iga aine jaoks iseloomulik väärtus. Kui osakese suurus on väiksem kui eksitoni raadius, siis on eksitoni suurus ruumiliselt piiratud ning vastav sidumisenergia muutub oluliselt võrreldes puisteainega (vt “kvantsuuruse efekt”). Pole raske arvata, et kui eksitoni energia muutub, siis muutub ka süsteemi poolt kiirgava footoni energia, kui ergastatud elektron liigub oma algsesse kohta. Seega on erineva suurusega nanoosakeste monodisperssete kolloidsete lahuste saamisel võimalik juhtida üleminekute energiaid optilise spektri laias vahemikus.

Esimesed kvantpunktid olid metallist nanoosakesed, mis sünteesiti tagasi iidne Egiptus erinevate klaaside värvimiseks (muide, Kremli rubiintähed saadi sarnase tehnoloogia abil), kuigi traditsioonilisemad ja laiemalt tuntud QD-d on substraatidel kasvatatud GaN-pooljuhtosakesed ja CdSe nanokristallide kolloidsed lahused. IN praegu Kvantpunktide saamiseks on teada palju viise, näiteks saab neid "nanolitograafia" abil "välja lõigata" pooljuhtide "heterostruktuuride" õhukestest kihtidest või moodustada spontaanselt nanosuuruste struktuuride lisanditena. ühte tüüpi pooljuhtmaterjali teise maatriksis. "Molekulaarkiire epitaksika" meetodil, mille substraadi ja sadestatud kihi ühikulised parameetrid erinevad oluliselt, on võimalik saavutada substraadil püramiidsete kvantpunktide kasv, et uurida substraadi omadusi. mille pälvis akadeemik Zh.I Nobeli preemia. Juhtides sünteesiprotsesside tingimusi, on teoreetiliselt võimalik saada kindla suurusega kvantpunkte, millel on kindlaksmääratud omadused.

Kvantpunktid on veel "noor" uurimisobjekt, kuid laialdased väljavaated nende kasutamiseks uue põlvkonna laserite ja kuvarite kujundamisel on juba üsna ilmsed. QD-de optilisi omadusi kasutatakse kõige ootamatumates teadusvaldkondades, mis nõuavad materjali häälestatavaid luminestsentsomadusi, näiteks meditsiinilistes uuringutes on nende abil võimalik haigeid kudesid “valgustada”. Inimesed, kes unistavad "kvantarvutitest", näevad kvantpunktides paljutõotavaid kandidaate kubittide ehitamisel.

Kirjandus

N. Kobayashi. Sissejuhatus nanotehnoloogiasse. M.: BINOM. Teadmiste labor, 2007, 134 lk.

V.Ya. Demikhovski, G.A. Wugalter Kvant-madalamõõtmeliste struktuuride füüsika. M.: Logos, 2000.

Arvukad 20. sajandi teisel poolel ilmunud spektroskoopilised meetodid - elektron- ja aatomjõumikroskoopia,ia, massispektromeetria - näib, et traditsiooniline optiline mikroskoopia oli juba ammu "pensionile jäänud". Fluorestsentsnähtuse oskuslik kasutamine pikendas aga "veterani" eluiga rohkem kui üks kord. See artikkel räägib sellest kvantpunktid(fluorestseeruvad pooljuhtide nanokristallid), mis puhusid optilisse mikroskoopiasse uut jõudu ja võimaldasid vaadata kurikuulsast difraktsioonipiirist kaugemale. Kvantpunktide ainulaadsed füüsikalised omadused muudavad need ideaalseks tööriistaks bioloogiliste objektide ülitundlikuks mitmevärviliseks salvestamiseks, aga ka meditsiiniliseks diagnostikaks.

Töö annab ideid selle kohta füüsikalised põhimõtted, määratledes ainulaadsed omadused kvantpunktid, põhiideed ja nanokristallide kasutamise väljavaated ning kirjeldab juba saavutatud edusamme nende kasutamisel bioloogias ja meditsiinis. Artikkel põhineb aastal läbi viidud uurimistöö tulemustel viimased aastad nimelises bioorgaanilise keemia instituudi molekulaarbiofüüsika laboris. MM. Shemyakin ja Yu.A. Ovchinnikova koos Reimsi ülikooli ja valgevenelasega Riiklik Ülikool mille eesmärk on välja töötada uue põlvkonna biomarkeritehnoloogia erinevaid valdkondi kliiniline diagnostika, sealhulgas vähk ja autoimmuunhaigused, samuti uut tüüpi nanosensorite loomine paljude biomeditsiiniliste parameetrite samaaegseks registreerimiseks. Teose algversioon avaldati ajakirjas Nature; mingil määral põhineb artikkel IBCh RASi noorte teadlaste nõukogu teisel seminaril. - Toim.

I osa, teoreetiline

Joonis 1. Diskreetsed energiatasemed nanokristallides."Tahke" pooljuht ( vasakule) on valentsriba ja juhtivusriba, mis on eraldatud ribavahega Nt. Pooljuht nanokristall ( paremal) iseloomustavad diskreetsed energiatasemed, mis on sarnased üksiku aatomi energiatasemetega. Nanokristallis Nt on suuruse funktsioon: nanokristalli suuruse suurenemine toob kaasa vähenemise Nt.

Osakeste suuruse vähendamine toob kaasa materjali väga ebatavaliste omaduste ilmnemise, millest see on valmistatud. Selle põhjuseks on kvantmehaanilised efektid, mis tekivad siis, kui laengukandjate liikumine on ruumiliselt piiratud: kandjate energia muutub sel juhul diskreetseks. Ja energiatasemete arv, nagu õpetatud kvantmehaanika, sõltub “potentsiaalikaevu” suurusest, potentsiaalibarjääri kõrgusest ja laengukandja massist. "Kaevu" suuruse suurenemine toob kaasa energiatasemete arvu suurenemise, mis muutuvad üksteisele üha lähemale, kuni nad ühinevad ja energiaspekter muutub "tahkeks" (joonis 1). Laengukandjate liikumist saab piirata mööda ühte koordinaati (moodustab kvantfilme), mööda kahte koordinaati (kvantjuhtmed või -niidid) või kõigis kolmes suunas - need on kvantpunktid(CT).

Pooljuhtide nanokristallid on vahestruktuurid molekulaarsete klastrite ja "tahkete" materjalide vahel. Piirid molekulaarsete, nanokristalliliste ja tahkete materjalide vahel ei ole selgelt määratletud; nanokristallide “ülemaks piiriks” võib aga tinglikult pidada vahemikku 100 ÷ 10 000 aatomit osakese kohta. Ülemine piir vastab suurustele, mille puhul energiatasemete vaheline intervall ületab soojusvibratsiooni energia kT (k- Boltzmanni konstant, T- temperatuur), kui laengukandjad muutuvad liikuvaks.

"Pidevate" pooljuhtide elektrooniliste ergastatud piirkondade loomuliku pikkuse skaala määratakse Bohri eksitoni raadiusega a x, mis sõltub elektronide vahelise Coulombi interaktsiooni tugevusest ( e) Ja auk (h). Nanokristallides suurusjärgus a x suurus ise hakkab mõjutama paari konfiguratsiooni e-h ja sellest ka eksitoni suurus. Selgub, et sel juhul määrab elektroonilised energiad otseselt nanokristalli suurus - seda nähtust tuntakse kui "kvantpiiramise efekti". Seda efekti kasutades on võimalik reguleerida nanokristalli ribalaiust ( Nt), lihtsalt osakeste suurust muutes (tabel 1).

Kvantpunktide ainulaadsed omadused

Füüsikalise objektina on kvantpunktid tuntud juba pikka aega, olles üks tänapäeval intensiivselt arendatud vorme heterostruktuurid. Kolloidsete nanokristallide kujul olevate kvantpunktide eripära seisneb selles, et iga täpp on lahustis paiknev isoleeritud ja liikuv objekt. Selliste nanokristallide abil saab konstrueerida erinevaid assotsiatsioone, hübriide, järjestatud kihte jne, mille põhjal konstrueeritakse elektroonika- ja optoelektrooniliste seadmete elemente, sonde ja andureid analüüsiks aine mikromahtudes, erinevaid fluorestsents-, kemoluminestsents- ja fotoelektrokeemilisi nanosuuruses andureid. .

Pooljuhtnanokristallide kiire tungimine erinevatesse teaduse ja tehnoloogia valdkondadesse on nende ainulaadsete optiliste omaduste tõttu:

  • kitsas sümmeetriline fluorestsentsi tipp (erinevalt orgaanilistest värvainetest, mida iseloomustab pikalaineline "saba"; joonis 2, vasakule), mille asukohta kontrollib nanokristalli suuruse ja koostise valik (joonis 3);
  • lai ergutusriba, mis võimaldab nanokristalle ergastada erinevad värvidüks kiirgusallikas (joonis 2, vasakule). See eelis on mitmevärviliste kodeerimissüsteemide loomisel põhiline;
  • kõrge fluorestsentsi heledus, mille määrab kõrge ekstinktsiooniväärtus ja kõrge kvantsaagis (CdSe/ZnS nanokristallide puhul - kuni 70%);
  • ainulaadselt kõrge fotostabiilsus (joonis 2, paremal), mis võimaldab kasutada suure võimsusega ergutusallikaid.

Joonis 2. Kaadmium-seleeni (CdSe) kvantpunktide spektraalsed omadused. Vasak: Erinevat värvi nanokristalle saab ergutada ühest allikast (nool näitab ergastust argoon laser lainepikkusega 488 nm). Sisend: CdSe/ZnS nanokristallide fluorestsents erinevad suurused(ja vastavalt ka värvid), mida ergastab üks valgusallikas (UV-lamp). Paremal: Kvantpunktid on teiste tavaliste värvainetega võrreldes äärmiselt fotostabiilsed, mis lagunevad fluorestsentsmikroskoobis elavhõbedalambi kiirte all kiiresti.

Joonis 3. Kvantpunktide omadused alates erinevad materjalid. Ülal: Erinevatest materjalidest valmistatud nanokristallide fluorestsentsvahemikud. Alt: Erineva suurusega CdSe kvantpunktid katavad kogu nähtava vahemiku 460–660 nm. Paremalt alumine: Stabiliseeritud kvantpunkti skeem, kus “tuum” on kaetud pooljuhtkesta ja kaitsva polümeerikihiga.

Vastuvõtmise tehnoloogia

Nanokristallide süntees viiakse läbi prekursorühendite kiire süstimisega reaktsioonikeskkonda kl. kõrge temperatuur(300–350 °C) ja sellele järgnenud nanokristallide aeglane kasv suhteliselt madalatel temperatuuridel (250–300 °C). “Fokuseeriva” sünteesirežiimis on väikeste osakeste kasvukiirus suurem kui suurte osakeste kasvukiirus, mille tulemusena väheneb nanokristallide suuruste levik.

Kontrollitud sünteesitehnoloogia võimaldab kontrollida nanoosakeste kuju, kasutades nanokristallide anisotroopiat. Konkreetsele materjalile iseloomulik kristallstruktuur (näiteks CdSe iseloomustab kuusnurkne pakkimine - wurtsiit, joon. 3) vahendab "eelistatud" kasvusuundi, mis määravad nanokristallide kuju. Nii saadakse nanovardad ehk tetrapoodid – neljas suunas piklikud nanokristallid (joonis 4).

Joonis 4. Erineva kujuga CdSe nanokristallid. Vasak: CdSe/ZnS sfäärilised nanokristallid (kvantpunktid); keskel: vardakujulised (kvantvardad). Paremal: tetrapoodide kujul. (Läbipaistev elektronmikroskoopia. Mark - 20 nm.)

Praktilise rakendamise takistused

II–VI rühma pooljuhtide nanokristallide praktilisel kasutamisel on mitmeid piiranguid. Esiteks sõltub nende luminestsentsi kvantsaagis oluliselt omadustest keskkond. Teiseks on ka nanokristallide “tuumade” stabiilsus vesilahustes madal. Probleem seisneb pinna "defektides", mis mängivad mittekiirguslike rekombinatsioonikeskuste või erutunud lõksude rolli. e-h aur.

Nendest probleemidest ülesaamiseks suletakse kvantpunktid kesta, mis koosneb mitmest laia vahega materjali kihist. See võimaldab teil isoleerida e-h paaritumine tuumas, pikendab selle eluiga, vähendab mittekiirguslikku rekombinatsiooni ja suurendab seetõttu fluorestsentsi kvantsaagist ja fotostabiilsust.

Sellega seoses on siiani kõige laialdasemalt kasutatavatel fluorestseeruvatel nanokristallidel südamiku/kesta struktuur (joonis 3). CdSe/ZnS nanokristallide sünteesiks välja töötatud protseduurid võimaldavad saavutada 90% kvantsaagise, mis on lähedane parimatele orgaanilistele fluorestsentsvärvidele.

II osa: Kvantpunktide rakendused kolloidsete nanokristallide kujul

Fluorofoorid meditsiinis ja bioloogias

QD-de ainulaadsed omadused võimaldavad neid kasutada peaaegu kõigis süsteemides bioloogiliste objektide märgistamiseks ja visualiseerimiseks (välja arvatud ainult fluorestseeruvad rakusisesed märgised, geneetiliselt ekspresseeritud - hästi tuntud fluorestseeruvad valgud).

Bioloogiliste objektide või protsesside visualiseerimiseks saab QD-d objekti sisse viia otse või "õmmeldud" äratundmismolekulidega (tavaliselt antikehad või oligonukleotiidid). Nanokristallid tungivad ja jaotuvad läbi kogu objekti vastavalt oma omadustele. Näiteks erineva suurusega nanokristallid läbistavad bioloogilisi membraane erineval viisil ja kuna suurus määrab fluorestsentsi värvi, on ka objekti erinevad alad erinevalt värvitud (joon. 5). Tuvastamismolekulide olemasolu nanokristallide pinnal võimaldab sihipärast sidumist: soovitud objekt (näiteks kasvaja) värvitakse etteantud värviga!

Joonis 5. Objektide värvimine. Vasak: mitmevärviline konfokaalne fluorestsentspilt kvantpunktide jaotusest rakulise tsütoskeleti ja tuuma mikrostruktuuri taustal inimese fagotsüütide THP-1 rakkudes. Nanokristallid jäävad rakkudes fotostabiilseks vähemalt 24 tunniks ega põhjusta raku struktuuri ja funktsiooni häireid. Paremal: RGD peptiidiga "ristseotud" nanokristallide kuhjumine kasvaja piirkonnas (nool). Paremal on kontroll, sisestati peptiidita nanokristallid (CdTe nanokristallid, 705 nm).

Spektraalne kodeerimine ja vedelad mikrokiibid

Nagu juba märgitud, on nanokristallide fluorestsentsi tipp kitsas ja sümmeetriline, mis võimaldab usaldusväärselt isoleerida erinevat värvi nanokristallide fluorestsentsi signaali (nähtavas vahemikus kuni kümme värvi). Vastupidi, nanokristallide neeldumisriba on lai, see tähendab, et igat värvi nanokristalle saab ergutada üksainus valgusallikas. Need omadused, nagu ka nende kõrge fotostabiilsus, muudavad kvantpunktid ideaalseteks fluorofoorideks objektide mitmevärviliseks spektraalseks kodeerimiseks – sarnaselt vöötkoodiga, kuid kasutades infrapunapiirkonnas fluorestseerivaid mitmevärvilisi ja "nähtamatuid" koode.

Praegu kasutatakse üha enam mõistet "vedelik mikrokiibid", mis võimaldab sarnaselt klassikaliste lamedate kiipidega, kus tuvastavad elemendid asuvad tasapinnal, analüüsida proovi mikromahtude abil üheaegselt paljusid parameetreid. Spektraalse kodeerimise põhimõte vedelate mikrokiipide abil on illustreeritud joonisel 6. Iga mikrokiibi element sisaldab kindlas koguses teatud värvi QD-sid ja kodeeritud valikute arv võib olla väga suur!

Joonis 6. Spektri kodeerimise põhimõte. Vasak:"tavaline" lame mikrokiip. Paremal:"vedel mikrokiip", mille iga element sisaldab kindlas koguses teatud värvi QD-sid. Kell n fluorestsentsi intensiivsuse tasemed ja m värve, on kodeeritud valikute teoreetiline arv n m−1. Seega on 5–6 värvi ja 6 intensiivsuse taseme puhul 10 000–40 000 valikut.

Selliseid kodeeritud mikroelemente saab kasutada mis tahes objektide (näiteks väärtpaberite) otseseks märgistamiseks. Polümeermaatriksitesse põimituna on need äärmiselt stabiilsed ja vastupidavad. Teine rakendusaspekt on bioloogiliste objektide tuvastamine varajase diagnostika meetodite väljatöötamisel. Näidustus- ja identifitseerimismeetod seisneb selles, et mikrokiibi igale spektraalselt kodeeritud elemendile kinnitatakse konkreetne äratundmismolekul. Lahuses on teine ​​äratundmismolekul, mille külge on “õmmeldud” signaalfluorofoor. Mikrokiibi fluorestsentsi ja signaali fluorofoori samaaegne ilmumine näitab uuritava objekti olemasolu analüüsitavas segus.

Voolutsütomeetriat saab kasutada kodeeritud mikroosakeste on-line analüüsimiseks. Mikroosakesi sisaldav lahus läbib laseriga kiiritatud kanali, kus iga osakest iseloomustatakse spektraalselt. Tarkvara Seade võimaldab tuvastada ja iseloomustada sündmusi, mis on seotud teatud ühendite ilmnemisega proovis – näiteks vähi või autoimmuunhaiguste markerid.

Tulevikus saab pooljuhtfluorestseeruvatel nanokristallidel põhinevaid mikroanalüsaatoreid luua, et üheaegselt salvestada tohutult palju objekte.

Molekulaarsed andurid

QD-de kasutamine sondidena võimaldab mõõta kohalikes piirkondades keskkonnaparameetreid, mille suurus on võrreldav sondi suurusega (nanomeetri skaala). Selliste mõõteriistade töö põhineb mittekiirgusliku resonantsenergia ülekande (Förster resonanse energy transfer – FRET) Försteri efekti kasutamisel. FRET-efekti olemus seisneb selles, et kui kaks objekti (doonor ja aktseptor) lähenevad ja kattuvad fluorestsentsspekter kõigepealt alates neeldumisspekter teiseks, energia kandub üle mittekiirguslikult – ja kui aktseptor suudab fluorestseeruda, siis helendab see kahekordse intensiivsusega.

FRET-efektist oleme juba kirjutanud artiklis “ Rulett spektroskoopile » .

Kvantpunktide kolm parameetrit muudavad need FRET-vormingus süsteemides väga atraktiivseteks doonoriteks.

  1. Võimalus valida emissiooni lainepikkust suure täpsusega, et saavutada maksimaalne kattuvus doonori emissioonispektrite ja aktseptori ergastuse vahel.
  2. Võimalus ergutada erinevaid QD-sid ühe valgusallika sama lainepikkusega.
  3. Ergastamise võimalus emissiooni lainepikkusest kaugel asuvas spektripiirkonnas (erinevus >100 nm).

FRET-efekti kasutamiseks on kaks strateegiat:

  • kahe molekuli interaktsiooni akti registreerimine, mis on tingitud konformatsioonilistest muutustest doonor-aktseptor süsteemis ja
  • doonori või aktseptori optiliste omaduste (näiteks neeldumisspektri) muutuste registreerimine.

See lähenemisviis võimaldas rakendada nanosuuruses andureid pH ja metalliioonide kontsentratsiooni mõõtmiseks proovi kohalikus piirkonnas. Tundlik element sellises anduris on indikaatormolekulide kiht, mis tuvastatud iooniga seondudes muudavad optilisi omadusi. Seondumise tulemusena muutub QD fluorestsentsspektri ja indikaatori neeldumisspektri kattuvus, mis muudab ka energiaülekande efektiivsust.

Nanomõõtmelises temperatuurianduris rakendatakse lähenemist, mis kasutab doonor-aktseptorsüsteemi konformatsioonilisi muutusi. Anduri tegevus põhineb kvantpunkti ja aktseptori – fluorestsentskustutaja – ühendava polümeeri molekuli kuju temperatuurimuutusel. Temperatuuri muutumisel muutub nii kustutaja ja fluorofoori vaheline kaugus kui ka fluorestsentsi intensiivsus, millest järeldub temperatuuri kohta.

Molekulaardiagnostika

Sideme katkemist või tekkimist doonori ja aktseptori vahel saab tuvastada samal viisil. Joonisel 7 on kujutatud "sandwich" registreerimise põhimõtet, mille puhul registreeritud objekt toimib ühenduslülina ("adapterina") doonori ja vastuvõtja vahel.

Joonis 7. FRET-vormingus registreerimise põhimõte. Konjugaadi (“vedel mikrokiip”) (registreeritud objekt) (signaalfluorofoor) moodustumine viib doonori (nanokristalli) aktseptorile (värv AlexaFluor) lähemale. Iseenesest laserkiirgus ei eruta värvi fluorestsentsi; fluorestsentssignaal ilmub ainult tänu resonantsenergia ülekandele CdSe / ZnS nanokristallilt. Vasak: energiaülekandega konjugaadi struktuur. Paremal: värvaine ergastuse spektraaldiagramm.

Selle meetodi rakendamise näide on autoimmuunhaiguse diagnostikakomplekti loomine süsteemne sklerodermia(skleroderma). Siin olid doonoriks kvantpunktid fluorestsentsi lainepikkusega 590 nm ja aktseptoriks orgaaniline värvaine - AlexaFluor 633. Antigeen "õmmeldi" mikroosakese pinnale, mis sisaldas kvantpunkte autoantikehale – skleroderma markerile. Värviga märgistatud sekundaarsed antikehad viidi lahusesse. Sihtmärgi puudumisel ei lähene värvaine mikroosakese pinnale, puudub energiaülekanne ja värvaine ei fluorestseeru. Kuid kui proovis ilmuvad autoantikehad, põhjustab see mikroosakeste-autoantikeha-värvi kompleksi moodustumist. Energia ülekande tulemusena värvaine ergastub ja spektrisse ilmub selle fluorestsentssignaal lainepikkusega 633 nm.

Selle töö tähtsus seisneb ka selles, et autoantikehi saab kõige enam kasutada diagnostiliste markeritena varajases staadiumis autoimmuunhaiguste areng. “Vedelad mikrokiibid” võimaldavad luua katsesüsteeme, milles antigeenid paiknevad palju loomulikumates tingimustes kui tasapinnal (nagu “tavalistes” mikrokiipides). Juba saadud tulemused sillutavad teed uut tüüpi kliiniliste diagnostiliste testide loomisele, mis põhinevad kvantpunktide kasutamisel. Ja spektraalselt kodeeritud vedelate mikrokiipide kasutamisel põhinevate lähenemisviiside rakendamine võimaldab üheaegselt määrata paljude markerite sisaldust korraga, mis on aluseks diagnostiliste tulemuste usaldusväärsuse olulisele suurenemisele ja varajase diagnoosimise meetodite väljatöötamisele. .

Hübriidmolekulaarsed seadmed

Võimalus paindlikult juhtida kvantpunktide spektraalseid omadusi avab tee nanoskaala spektriseadmetele. Eelkõige on kaadmium-telluuriumi (CdTe) põhinevad QD-d võimaldanud spektraalset tundlikkust laiendada bakteriorodopsiin(bP), mis on tuntud oma võime poolest kasutada valgusenergiat prootonite "pumbamiseks" läbi membraani. (Saadud elektrokeemilist gradienti kasutavad bakterid ATP sünteesimiseks.)

Tegelikult on saadud uus hübriidmaterjal: kvantpunktide külge kinnitamine lilla membraan- tihedalt pakitud bakteriorodopsiini molekule sisaldav lipiidmembraan - laiendab valgustundlikkuse ulatust spektri UV ja sinise piirkonna suhtes, kus "tavaline" bP ei neela valgust (joonis 8). Energia ülekandemehhanism bakteriorodopsiinile UV- ja sinises piirkonnas valgust neelavast kvantpunktist on endiselt sama: see on FRET; Kiirgusaktseptor on sel juhul võrkkesta- sama pigment, mis töötab fotoretseptoris rodopsiinis.

Joonis 8. Bakteriorodopsiini "uuendamine" kvantpunktide abil. Vasak: proteoliposoom, mis sisaldab bakteriorodopsiini (trimeeride kujul), millele on “õmmeldud” CdTe-põhised kvantpunktid (näidatud oranžide sfääridena). Paremal: skeem bR spektraalse tundlikkuse laiendamiseks CT tõttu: ala spektril ülevõtmised QD on spektri UV- ja sinises osas; ulatus heitkogused saab “häälestada”, valides nanokristalli suuruse. Kuid selles süsteemis ei kiirga energiat kvantpunktid: energia migreerub mittekiirguslikult bakteriorodopsiiniks, mis töötab (pumpab liposoomi H + ioone).

Sellise materjali baasil tekkinud proteoliposoomid (lipiidsed vesiikulid, mis sisaldavad bP-QD hübriidi) pumpavad valgustamisel endasse prootoneid, alandades efektiivselt pH-d (joonis 8). See näiliselt tähtsusetu leiutis võib tulevikus olla optoelektrooniliste ja fotooniliste seadmete aluseks ning leida rakendust elektrienergia ja muud tüüpi fotoelektriliste muundamise valdkonnas.

Kokkuvõtteks tuleb rõhutada, et kolloidsete nanokristallide kujul olevad kvantpunktid on nano-, bionano- ja biovask-nanotehnoloogiate kõige lootustandvamad objektid. Pärast kvantpunktide kui fluorofooride võime esimest demonstreerimist 1998. aastal valitses mitu aastat tuulevaikus, mis oli seotud uute originaalsete lähenemisviiside kujunemisega nanokristallide kasutamisel ja nende ainulaadsete objektide potentsiaalsete võimete realiseerimisega. Kuid viimastel aastatel on toimunud järsk tõus: ideede kuhjumine ja nende teostus on määranud läbimurde uute seadmete ja tööriistade loomisel, mis põhinevad pooljuhtide nanokristalliliste kvantpunktide kasutamisel bioloogias, meditsiinis, elektroonikas ja päikeseenergias. tehnoloogia ja paljud teised. Muidugi on sellel teel veel palju lahendamata probleeme, kuid kasvav huvi, nende probleemidega tegelevate meeskondade kasvav arv, sellele valdkonnale pühendatud väljaannete arv lubab loota, et kvantpunktid saavad aluseks järgmise põlvkonna seadmed ja tehnoloogiad.

V. A. kõne videosalvestus Oleynikova 17. mail 2012 toimunud IBCh RAS noorte teadlaste nõukogu teisel seminaril.

Kirjandus

  1. Oleynikov V.A. (2010). Kvantpunktid bioloogias ja meditsiinis. Loodus. 3 , 22;
  2. Oleynikov V.A., Sukhanova A.V., Nabiev I.R. (2007). Fluorestseeruvad pooljuhtide nanokristallid bioloogias ja meditsiinis. Venemaa nanotehnoloogiad. 2 , 160–173;
  3. Alyona Sukhanova, Lydie Venteo, Jérôme Devy, Mihhail Artemjev, Vladimir Oleinikov jt. al.. (2002). Väga stabiilsed fluorestseeruvad nanokristallid kui uudne märgiste klass parafiiniga manustatud koelõikude immunohistokeemiliseks analüüsiks. Lab Invest. 82 , 1259-1261;
  4. C. B. Murray, D. J. Norris, M. G. Bawendi. (1993). Peaaegu monodisperssete CdE (E = väävel, seleen, telluur) pooljuhtnanokristallitide süntees ja iseloomustus. J. Am. Chem. Soc.. 115 , 8706-8715;
  5. Margaret A. Hines, Philippe Guyot-Sionnest. (1998). Heledad UV-sinised luminestseeruvad kolloidsed ZnSe nanokristallid. J. Phys. Chem. B. 102 , 3655-3657;
  6. Manna L., Scher E.C., Alivisatos P.A. (2002). Kolloidsete pooljuhtide nanokristallide kuju reguleerimine. J. Clust. Sci. 13 , 521–532;
  7. Fluorestseeruv Nobeli keemiaauhind;
  8. Igor Nabiev, Siobhan Mitchell, Anthony Davies, Yvonne Williams, Dermot Kelleher jt. al.. (2007). Funktsionaliseerimata nanokristallid saavad ära kasutada raku aktiivset transpordimasinat, toimetades need konkreetsetesse tuuma- ja tsütoplasmaatilistesse sektsioonidesse. Nano Lett.. 7 , 3452-3461;
  9. Yvonne Williams, Alyona Sukhanova, MaÅgorzata Nowostawska, Anthony M. Davies, Siobhan Mitchell jt. al.. (2009). Rakutüübispetsiifiliste intratsellulaarsete nanoskaala barjääride uurimine, kasutades suuruse järgi häälestatud kvantpunktide nano-pH-mõõturit;
  10. Alyona Sukhanova, Andrei S. Susha, Alpan Bek, Sergiy Mayilo, Andrey L. Rogach jt. al.. (2007). Nanokristallidega kodeeritud fluorestseeruvad mikrohelmed proteoomika jaoks: antikehade profileerimine ja autoimmuunhaiguste diagnostika. Nano Lett.. 7 , 2322-2327;
  11. Aliaksandra Rakovich, Alyona Sukhanova, Nicolas Bouchonville, Evgeniy Lukashev, Vladimir Oleinikov jt. al.. (2010). Resonantsenergia ülekanne parandab bakteriorodopsiini bioloogilist funktsiooni lilladest membraanidest ja pooljuhtide kvantpunktidest valmistatud hübriidmaterjalis. Nano Lett.. 10 , 2640-2648;


Tere päevast, Habrazhiteliki! Arvan, et paljud on märganud, et üha sagedamini on hakanud ilmuma reklaame kvantpunkttehnoloogial põhinevate kuvarite ehk nn QD – LED (QLED) ekraanide kohta ja vaatamata sellele, et Sel hetkel see on lihtsalt turundus. Sarnaselt LED-teleri ja Retinaga on see LCD-ekraanide loomise tehnoloogia, mis kasutab taustvalgusena kvantpunktipõhiseid LED-e.

Teie alandlik teenija otsustas välja mõelda, mis on kvantpunktid ja millega neid kasutatakse.

Selle asemel, et tutvustada

Kvantpunkt- juhi või pooljuhi fragment, mille laengukandjad (elektronid või augud) on ruumiliselt piiratud kõigis kolmes mõõtmes. Kvantpunkti suurus peab olema nii väike, et kvantefektid olid märkimisväärsed. See saavutatakse, kui elektroni kineetiline energia on märgatavalt suurem kui kõik teised energiaskaalad: esiteks suurem kui temperatuur, väljendatuna energiaühikutes. Kvantpunktid sünteesisid esmakordselt 1980. aastate alguses Aleksei Ekimov klaasmaatriksis ja Louis E. Brous kolloidsetes lahustes. Mõiste "kvantpunkt" võttis kasutusele Mark Reed.

Kvantpunkti energiaspekter on diskreetne ja laengukandja statsionaarsete energiatasemete vaheline kaugus sõltub kvantpunkti enda suurusest - h/(2md^2), kus:

  1. h - vähendatud Plancki konstant;
  2. d on punkti iseloomulik suurus;
  3. m- efektiivne mass elektron mingis punktis
Kui me räägime lihtsas keeles siis kvantpunkt on pooljuht, mille elektrilised omadused sõltuvad selle suurusest ja kujust.


Näiteks kui elektron liigub madalamale energiatasemele, kiirgab footon; Kuna saate kvantpunkti suurust reguleerida, saate muuta ka kiiratava footoni energiat ja seega muuta kvantpunkti poolt kiiratava valguse värvi.

Kvantpunktide tüübid

On kahte tüüpi:
  • epitaksiaalsed kvantpunktid;
  • kolloidsed kvantpunktid.
Tegelikult on need nime saanud nende saamiseks kasutatud meetodite järgi. Ma ei räägi neist üksikasjalikult tõttu suur kogus keemilised terminid (Google aitab). Lisan vaid, et kolloidsünteesi kasutades on võimalik saada nanokristalle, mis on kaetud adsorbeerunud pindaktiivsete ainete molekulide kihiga. Seega lahustuvad need orgaanilistes lahustites ja peale modifitseerimist ka polaarsetes lahustites.

Kvantpunkti disain

Tavaliselt on kvantpunkt pooljuhtkristall, milles realiseeritakse kvantefektid. Sellises kristallis olev elektron tunneb end olevat kolmemõõtmelises potentsiaalikas ja tal on palju statsionaarseid energiatasemeid. Sellest lähtuvalt võib kvantpunkt ühelt tasandilt teisele liikudes kiirata footoni. Kõige selle juures on üleminekuid lihtne juhtida, muutes kristalli mõõtmeid. Samuti on võimalik elektroni üle kanda kõrgele energiatasemele ja saada kiirgust üleminekust madalamate tasandite vahel ning selle tulemusena saame luminestsentsi. Tegelikult oli just selle nähtuse vaatlemine esimene kvantpunktide vaatlus.

Nüüd näidikutest

Täisväärtuslike kuvarite ajalugu sai alguse 2011. aasta veebruaris, kui Samsung Electronics esitles QLED-kvantpunktidel põhineva täisvärviekraani väljatöötamist. Tegemist oli 4-tollise ekraaniga, mida juhib aktiivmaatriks, st. Iga värvi kvantpunktpikslit saab õhukese kilega transistori abil sisse ja välja lülitada.

Prototüübi loomiseks kantakse ränitrükkplaadile kiht kvantpunktilahust ja pihustatakse lahustit. Seejärel surutakse kvantpunktide kihti kammipinnaga kummitempel, eraldatakse ja tembeldatakse klaasile või painduvale plastikule. Nii kantakse substraadile kvantpunktide triibud. Värvilistel kuvadel sisaldab iga piksel punast, rohelist või sinist alampikslit. Sellest lähtuvalt kasutatakse neid värve erineva intensiivsusega, et saada kõige rohkem rohkem toonid.

Järgmine samm arenduses oli Bangalores asuva India teadusinstituudi teadlaste artikli avaldamine. Kus kirjeldati kvantpunkte, mis helendavad mitte ainult oranžina, vaid ka vahemikus tumerohelisest punaseni.

Miks on LCD halvem?

Peamine erinevus QLED-ekraani ja LCD vahel seisneb selles, et viimane suudab katta vaid 20-30% värvivahemikust. Samuti pole QLED-telerites vaja kasutada valgusfiltritega kihti, kuna kristallid kiirgavad neile pinge rakendamisel alati selgelt määratletud lainepikkusega ja sellest tulenevalt sama värviväärtusega valgust.


Samuti oli uudis Hiinas kvantpunktidel põhineva arvutiekraani müügist. Kahjuks pole mul olnud võimalust seda oma silmaga kontrollida, erinevalt telerist.

P.S. Tasub teada, et kvantpunktide kasutusala ei piirdu muuhulgas ainult LED-monitoritega, neid saab kasutada väljatransistorides, fotoelementides, laserdioodides ning nende kasutamise võimalus meditsiinis ja kvantarvutuses; samuti uuritakse.

P.P.S. Kui me räägime minu isiklikust arvamusest, siis ma usun, et need ei ole järgmised kümme aastat populaarsed, mitte sellepärast, et neid vähe teatakse, vaid sellepärast, et nende kuvarite hinnad on kõrged, kuid ma tahan siiski loota, et kvant punktid leiavad oma rakenduse meditsiinis ja neid kasutatakse mitte ainult kasumi suurendamiseks, vaid ka headel eesmärkidel.

Kvantpunktid on pisikesed kristallid, mis kiirgavad täpselt kontrollitud värviväärtustega valgust. Quantum dot LED tehnoloogia parandab oluliselt pildikvaliteeti ilma seadmete lõpphinda mõjutamata, teoreetiliselt :).

Tavalised LCD-telerid suudavad katta vaid 20-30% inimsilm tajutavast värvivahemikust. Pilt pole kuigi realistlik, aga seda tehnoloogiat ei ole keskendunud suurte kuvari diagonaalide masstootmisele. Need, kes telerite turgu jälgivad, mäletavad, et 2013. aasta alguses tutvustas Sony esimest Kvantpunktidel põhinev teler (Quantum dot LED, QLED). Suuremad teleritootjad toovad sel aastal välja kvanttäpptelerite mudelid, mida Samsung on Venemaal juba esitlenud SUHD nime all, aga sellest lähemalt artikli lõpus. Uurime, mille poolest erinevad QLED-tehnoloogia abil toodetud ekraanid juba tuttavatest LCD-teleritest.

LCD-teleritel puuduvad puhtad värvid

Koosnevad ju vedelkristallkuvarid 5 kihist: allikaks on LED-ide kiirgav valge valgus, mis läbib mitmeid polariseerivaid filtreid. Ees ja taga asuvad filtrid koos vedelkristallidega juhivad mööduvat valgusvoogu, vähendades või suurendades selle heledust. See juhtub tänu pikslitransistoridele, mis mõjutavad filtreid (punane, roheline, sinine) läbiva valguse hulka. Nende kolme alampiksli genereeritud värv, millele filtrid rakendatakse, annab pikslile teatud värviväärtuse. Värvi segamine toimub üsna sujuvalt, kuid puhast punast, rohelist või sinist niimoodi lihtsalt ei saa. Komistuskiviks on filtrid, mis edastavad mitte ainult ühte kindla pikkusega lainet, vaid tervet rida erineva pikkusega laineid. Näiteks oranž valgus läbib ka punase filtri.

LED kiirgab valgust, kui sellele rakendatakse pinget. Tänu sellele kanduvad elektronid (e) N-tüüpi materjalist P-tüüpi materjalile. N-tüüpi materjal sisaldab liigse arvu elektronidega aatomeid. P-tüüpi materjal sisaldab aatomeid, millel puuduvad elektronid. Kui liigsed elektronid sisenevad viimastesse, vabastavad nad energiat valguse kujul. Tavalistes pooljuhtkristallides on see tavaliselt valge valgus, mida toodavad mitmed erinevad lainepikkused. Selle põhjuseks on asjaolu, et elektronid võivad olla erineva energiatasemega. Selle tulemusena on tekkivad footonid (P) erineva energiaga, mille tulemuseks on erinev kiirguse lainepikkus.

Valguse stabiliseerimine kvantpunktidega

IN QLED-telerid Kvantpunktid toimivad valgusallikana – need on vaid mõne nanomeetri suurused kristallid. Sel juhul pole valgusfiltritega kihti vaja, kuna neile pinge rakendamisel kiirgavad kristallid alati selgelt määratletud lainepikkusega valgust ja seega ka värviväärtust. See efekt saavutatakse väikese kvantpunktiga, milles elektron, nagu aatomis, on võimeline liikuma ainult piiratud ruumis. Nagu aatomis, saab kvantpunkti elektron hõivata ainult rangelt määratletud energiatasemeid. Tänu sellele, et need energiatasemed sõltuvad ka materjalist, on võimalik kvantpunktide optilisi omadusi spetsiifiliselt häälestada. Näiteks punase värvuse saamiseks kasutatakse kaadmiumi, tsingi ja seleeni sulamist (CdZnSe) saadud kristalle, mille suurus on umbes 10–12 nm. Kaadmiumi ja seleeni sulam sobib kollaseks, roheliseks ja sinised värvid, viimast saab ka tsingi-väävli ühendi nanokristallide abil suurusega 2–3 nm.

Siniste kristallide masstootmine on väga keeruline ja kulukas, nii et Sony 2013. aastal esitletud teler pole "täisvereline" Kvantpunktidel põhinev QLED-teler. Nende ekraanide tagaküljel on siniste LED-ide kiht, mille valgus läbib punaste ja roheliste nanokristallide kihi. Selle tulemusena asendavad need sisuliselt praegu levinud valgusfiltrid. Tänu sellele suureneb värvigamma võrreldes tavaliste LCD-teleritega 50%, kuid ei küündi “puhta” QLED-ekraani tasemele. Viimastel on lisaks laiemale värvigammale veel üks eelis: need säästavad energiat, kuna pole vaja valgusfiltritega kihti. Tänu sellele saab QLED-telerites vastu ka ekraani esiosa rohkem valgust, kui sisse tavalised telerid, mis edastavad ainult umbes 5% valgusvoost.

Samsungi Quantum Dot ekraaniga QLED-teler

Samsung Electronics esitles Venemaal kvaliteetseid telereid, mis on valmistatud kvantpunkttehnoloogia abil. Uued tooted eraldusvõimega 3840 × 2160 pikslit polnud odavad ja lipulaeva mudeli hind oli 2 miljonit rubla.

Uuendused. Kurviline Samsungi telerid Kvantpunktidel põhinevad SUHD-d erinevad tavalistest LCD-mudelitest kõrgemate värviedastusomaduste, kontrastsuse ja energiatarbimise poolest. Integreeritud SUHD Remastering Engine võimaldab teil madala eraldusvõimega videosisu üle skaleerida 4K-le. Lisaks said uued telerid Peak Illuminator ja Precision Black intelligentse taustvalgustuse, Nano Crystal Color tehnoloogia (parandab värviküllastust ja loomulikkust), UHD Dimming (pakkub optimaalset kontrasti) ja Auto Depth Enhancer ( automaatne seadistus teatud pildipiirkondade kontrastsus). Telerite tarkvaraliseks aluseks on uuendatud platvormiga operatsioonisüsteem Tizen Samsung Smart TV.

Hinnad. Samsungi SUHD telerite perekonda esitletakse kolmes seerias (JS9500, JS9000 ja JS8500), mille maksumus algab 130 tuhandest rublast. Nii palju läheb Venemaa ostjatele maksma 48-tolline mudel UE48JS8500TXRU. Kvantpunktidega teleri maksimaalne hind ulatub 2 miljoni rublani - 88-tollise kumera ekraaniga mudeli UE88JS9500TXRU puhul.

QLED-tehnoloogiat kasutavaid uue põlvkonna telereid valmistavad ette Lõuna-Korea Samsung Electronics ja LG Electronics, Hiina TCL ja Hisense ning Jaapani Sony. Viimasel on juba välja antud quantum dot tehnoloogiat kasutades valmistatud LCD-telerid, millest mainisin Quantum dot LED tehnoloogia kirjelduses.