Kuantum noktacıkları

Kuantum noktacıkları adını ilk kez şu anda Yale Üniversitesinde uygulamalı fizik profesörü olan Mark REED’den almış olmakla beraber, ilk kez Bell Laboratuvarında çalışırken Louis E.Brus tarafından keşfedilmişlerdir.

Kuantum parçacıkları yarı iletkenler olarak bilinen malzeme sınıfının çok özel ve benzersiz bir alt sınıfını oluştururlar. Boyutlarının atomik düzeyde olması nedeniyle (2 ila 10 nanometre ya da 10 ila 50 atom çapından) bilime ve teknolojiye daha önce hiç görülmemiş özellikler sunar. Bu atomik yapıları nedeniyle bilinen klasik yığın haldeki yarı iletkenler ve klasik atom veya moleküller arasında bir yerde bulunurlar. Aynı nedenden dolayı nano-kristaller olarak bilinen kuantum parçacıkları (KP ya da QD) klasik yarı iletkenlerin gösterdiği özellikleri göstermekle beraber bu özelliklere ek olarak daha üstün nitelikleri de sergiler. Halihazırda yarı iletkenleri bu denli kullanışlı ve vazgeçilmez yapan özelliklerin başında gelen üretim sonrasında bazı dış uyarılarla (voltaj ve ısı farkı, foton bombardımanı vs.) kullanım esnasında değiştirilebilir elektriksel iletkenliklerine ek olarak QD'lerin buna ek olarak gösterdikleri özellikler yarı-iletkenlerin sıkça kullanıldığı görüntüleme endüstrisinde kullanılan LED'lerde kuantum parçacıklarının kullanılabilirliğini gündeme getirmiştir. İlk olarak 2006 yılında QD Vision adında bir şirket, kuantum parçacıklarını görüntüleme dünyasında kullanabileceğini ispatlayarak bu endüstride bir dönüm noktasına imza atmıştır.Klasik yarı iletkenler bilindiği üzere periyodik tabloda 2-6, 3-5 ve 4-6 grubu elementlerin bileşiklerinden üretilen kristal yapıdaki malzemelerdir. Benzer kimyasal yapıya sahip olan kuantum parçacıklarının o çok küçük yapısı ise tek bir elektrondan binlerce elektron kümesine dek uzayan minik bir serbest elektronlar damlacığından oluşan bir araç görevi görür. Bu denli küçük boyutlarda malzemeler çok farklı şekilde davranırken, kuantum parçacıklarının içerdeği elektron sayısının, yapısı ve şeklinin kontrol edilebilirliği onlara daha önce görülmemiş “tunability” denilen bir özellik kazandırır. Aynı sebeplerden dolayı QDlerin davranışları doğada bulunan atom ve çekirdekte görülen kuantum sistemleri ile de benzerlik gösterir. Bu konuda yapılan araştırmaların sonucu, kuantum parçacıklarının bilinen 3 boyutlu gerçek atomların iki boyutlu yapay benzeşimleri olduğunu da göstermiştir. Ne var ki gerçek atomlardan daha büyük boyutlarının olması itibarıyla atomik fizikte uygulanamayan deneyler için mükemmel denekler olduğunu da kanıtlamıştır. Özellikle, manyetik alan altındaki davranışlarının şaşırtıcılığı ve Columb blokajına karşı gösterdiği davranışlar araştırma konusudur.

Kuantum fiziği