Der Hauptunterschied zwischen Kohlenstoffpunkten und Quantenpunkten besteht darin, dass Kohlenstoffpunkte kleine Kohlenstoffnanopartikel sind, während Quantenpunkte kleine Halbleiterpartikel sind.
Sowohl Kohlenstoffpunkte als auch Quantenpunkte fallen unter das Gebiet der Quantenmechanik. Dies sind kleine Nanopartikel.
Was sind Carbon Dots?
Kohlenstoffpunkte sind kleine Kohlenstoff-Nanopartikel mit einer Art Oberflächenpassivierung. Ihre Größe beträgt weniger als 10 nm. Diese Punkte wurden erstmals 2004 zufällig bei der Reinigung einwandiger Kohlenstoffnanoröhren entdeckt.
Die Eigenschaften von Kohlenstoffpunkten hängen ausschließlich von ihrer Struktur und Zusammensetzung ab. Meistens verleihen viele Carboxyleinheiten auf der Oberfläche der Kohlenstoffpunkte eine ausgezeichnete Wasserlöslichkeit und Biokompatibilität. Diese Einheiten neigen dazu, den Kohlenstoffpunkten zu ermöglichen, als protonenleitende Nanopartikel zu dienen. Darüber hinaus eignen sich diese Partikel neben verschiedenen organischen, polymeren, anorganischen oder biologischen Materialien zur chemischen Modifikation und Oberflächenpassivierung.
Es gibt zwei Methoden zur Synthese von Kohlenstoffpunkten. Diese beiden sind die „Top-down“-Methode und die „Bottom-up“-Methode. Wir können die Herstellung der Kohlenstoffpunkte durch diese Prozesse mittels chemischer, elektrochemischer und physikalischer Techniken erreichen.
Abbildung 01: Aus verschiedenen Quellen hergestellte Kohlenstoffpunkte
Bei der „Top-down“-Methode werden große Kohlenstoffstrukturen (z. B. Graphit, Kohlenstoffnanoröhren und Nanodiamant) mithilfe von Laserablation, Lichtbogenentladung und elektrochemischen Verfahren in Kohlenstoffpunkte zerlegt.
Die „Bottom-up“-Methode der Kohlenstoffpunktherstellung umfasst kleine Vorstufen wie Kohlenhydrate, Citrat und polymere Silica-Nanokomposite. Diese Quellen werden einer hydrothermalen/solvothermalen Behandlung, gestützte Synthese und Mikrowellen-Syntheserouten unterzogen.
Was sind Quantenpunkte?
Quantenpunkte sind kleine Halbleiterpartikel im Nanometerbereich, deren optische und elektronische Eigenschaften sich gemäß der Quantenmechanik von großen Partikeln unterscheiden. Wenn wir Quantenpunkte durch Beleuchtung mit UV-Licht beobachten, neigt ein Elektron im Quantenpunkt dazu, in einen Zustand mit höherer Energie angeregt zu werden. Dieser Vorgang entspricht beim halbleitenden Quantenpunkt dem Übergang eines Elektrons vom Valenzband in das Leitungsband. Dann kann das angeregte Elektron durch Abgabe seiner Energie durch Lichtemission wieder in das Valenzband zurückfallen. Diese Lichtemission wird Photolumineszenz genannt und wir können sie wie folgt veranschaulichen:
Abbildung 02: Photolumineszenz von Quantenpunkten, die unterschiedliche Farben von Quantenpunkten mit unterschiedlichen Größen ergeben
Normalerweise liegen die Eigenschaften von Quantenpunkten zwischen denen von Massenhalbleitern und diskreten Atomen oder Molekülen. Darüber hinaus ändern sich die optoelektronischen Eigenschaften von Quantenpunkten in Abhängigkeit von Größe und Form. Typischerweise emittieren große Quantenpunkte lange Wellenlängen, und die von diesen Quantenpunkten emittierten Farben reichen von Orange bis Rot. Im Gegensatz dazu neigen kleine Quantenpunkte dazu, kürzere Wellenlängen zu emittieren, wodurch Farben wie Blau und Grün entstehen. Wir können jedoch beobachten, dass die Farbe abhängig von der genauen Zusammensetzung des Quantenpunkts variieren kann.
Zu den Hauptanwendungen von Quantenpunkten gehören die Herstellung von Einzelelektronentransistoren, die Herstellung von Solarzellen, die Herstellung von LEDs, Einzelphotonenquellen, Quantencomputer, zellbiologische Forschung, Mikroskopie und medizinische Bildgebung.
Was ist der Unterschied zwischen Kohlenstoffpunkten und Quantenpunkten?
Der Hauptunterschied zwischen Kohlenstoffpunkten und Quantenpunkten besteht darin, dass Kohlenstoffpunkte kleine Kohlenstoffnanopartikel sind, während Quantenpunkte kleine Halbleiterpartikel sind. Kohlenstoffpunkte werden in der Biobildgebung, Sensorik, Arzneimittelabgabe, Katalyse, Optronik usw. verwendet, während Quantenpunkte in der Herstellung von Einzelelektronentransistoren, Solarzellen, LEDs, Einzelphotonenquellen, Quantencomputern, Zellbiologieforschung, Mikroskopie und medizinische Bildgebung.
Die folgende Infografik listet die Unterschiede zwischen Kohlenstoffpunkten und Quantenpunkten in tabellarischer Form auf.
Zusammenfassung – Carbon Dots vs. Quantum Dots
Kohlenstoffpunkte und Quantenpunkte fallen in den Bereich der Quantenmechanik. Das sind kleine nanoskalige Partikel. Der Hauptunterschied zwischen Kohlenstoffpunkten und Quantenpunkten besteht darin, dass Kohlenstoffpunkte kleine Kohlenstoffnanopartikel sind, während Quantenpunkte kleine Halbleiterpartikel sind.
