Современная электроника №5/2024

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 58 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 5 / 2024 Тайна кубка Ликурга , работы IV века , обладающего волшебным свойством менять цвет с зелёного на ярко - красный в зависимости от времени года , остава - лась нераскрытой в течение пятнадца - ти веков ( рис . 5). Только в конце 1990- х годов британ - ские учёные обнаружили , что цвет кубка изменяется в зависимости от угла пада - ющего на него солнечного света . Прове - дённые с помощью электронной микро - скопии исследования показали , что этот эффект обусловлен наличием в стекле наночастиц коллоидного золота и сере - бра с размерами около 50 нм [21]. Стёкла для знаменитых венецианских витражей , тайна изготовления которых была утеряна , в настоящее время можно получать с помощью добавления нано - кристаллов CdS или CdSe к силикатному стеклу в аморфных пересыщенных рас - творах . Причём цвет стекла можно про - извольно варьировать , изменяя проце - дуры синтеза и отжига [22]. Эти и другие примеры говорят о том , что многие « чудеса » прошлого мож - но сегодня объяснить , основываясь на открытиях квантовых точек , сделанных Екимовым , Брюсом и Бавенди десятки лет назад . Работы этих учёных вызвали огромный интерес к новой категории нановеществ во всём мире и сделали это направление одним из самых популярных у молодо - го поколения исследователей . Сегодня в большинстве крупных исследовательских университетов есть кафедры или лабо - ратории , занимающиеся нанонаукой и нанотехнологиями . Нанотехнологии используют инстру - менты физики полупроводников , орга - нической и неорганической химии , молекулярной биологии и биотехно - логии . Область применения нанокри - сталлов охватывает огромный диапазон приложений от квантовых технологий в современной электронике и наноме - ток в молекулярной биологии до ката - лиза различных материалов в промыш - ленных масштабах . Исторически сложилось так , что впер - вые квантовые точки ( КТ ) в прикладном плане были использованы в биологии и медицине . Интеграция неорганических нанокристаллов в биологические систе - мы стала возможной благодаря синте - зу водорастворимых квантовых точек с высоким оптическим качеством . Такие модифицированные квантовые точки представляют собой новый инструмент для маркировки биомолекул , как снару - жи , так и внутри клеток [23]. Современные медицинские системы на базе КТ позволяют диагностировать повреждённые органы на молекулярном уровне и доставлять лекарства точно в нужные клетки [24]. Квантовые точки можно модифици - ровать таким образом , чтобы на поверх - ности закреплялись светочувствитель - ные молекулы , которые разогреваются под действием флуоресцентного излу - чения самой КТ . Модифицированные КТ доставляются непосредственно в раковые новообразования и облучают - ся УФ - светом определённой длины вол - ны , вызывая нагрев за счёт люминесцен - ции . Этот метод , разрушающий раковые клетки за счёт нагрева , получил название фототермической терапии ( ФТТ ) [25, 26]. Специально синтезированные и ото - бранные углеродные квантовые точки с высокими квантовыми выходами флу - оресценции используются в качестве меток клеток живых организмов [27]. Очень перспективным представляет - ся метод отслеживания единичных слу - чаев поведения вирусов (Single Virus Tracking – SVT) с помощью квантовых точек . Новая технология , разработанная в период всплеска эпидемии коронави - руса , позволила отслеживать траекто - рии проникновения в клетку отдель - ных вирусов с нанометровой точностью в режиме реального времени в интер - валах сотых долей микросекунды [28]. Оригинальное решение было пред - ложено для контроля переноса жидко - стей в различного типа трубопроводах . Так называемые квантовые марке - ры - репортёры , которые представляют собой уникальные комбинации полу - проводниковых нанокристаллов ( КТ ), инкорпорируются в тонких полимерных плёнках , растворимых в жидкостях опре - делённого типа , например , в воде , бен - зине , нефти и других . Эти плёнки уста - навливаются на фильтры на конкретном участке трубопровода . При растворении плёнки набор квантовых точек попадает в жидкость . На участке контроля опре - деляется уникальный спектр люминес - ценции , сформированный комбинаци - ей квантовых точек различного размера и состава [29]. Квантовые точки прочно внедрились в сферу электронной промышленности . В первую очередь это касается нового поколения светодиодов , получивших название « светодиоды на квантовых точках » (QD-LED). В этих устройствах используется основное преимущество квантовых точек , которое заключается в том , что при облучении внешним мяг - ким ультрафиолетом они излучают свет в очень узком направленном диапазоне . Квантовые светодиоды имеют лучшие углы обзора . Так , например , под углом 60 градусов яркость QD LED выше на 34%, а сдвиг цвета на 50% меньше по сравнению с OLED [30]. Сегодня высококачественные дисплеи на квантовых точках крупные произво - дители производят уже в коммерческом масштабе . Характеристики этих диспле - ев кажутся фантастическими . Например , QD-OLED дисплей Samsung 8K UHD имеет разрешение 7680×4320 пикселей и может передавать более миллиона оттенков различных цветов [31] ( рис . 6). Судя по обилию и разнообразию публикаций о новых образцах , следу - ет ожидать , что в ближайшем будущем видеотехника , использующая техноло - гии QD LED, постепенно будет вытес - нять устройства на базе традиционных люминофоров [32]. Одна из последних разработок QD-LED, по существу , представляет собой устройство , содержащее полу - проводниковые квантовые точки и вен - тильную схему , которая обеспечива - ет спектральную настройку переходов и детерминированный контроль заря - женных состояний ( рис . 6). Схема обе - спечивает однофотонное излучение без мерцания . Спектральный анализ пока - зал расширение спектра не более 9 нс . Это устройство может быть использова - но для высокоскоростных перестраива - емых квантовых источников света [33]. Использование квантовых точек позволяет существенно повысить эффек - тивность солнечных батарей . Добавле - ние КТ на основе оксида олова в качестве дополнительного транспортного слоя позволило более эффективно переносить электроны , вырабатываемые перовски - том под действием солнечного излуче - Рис . 5. Кубок Ликурга меняет цвет в зависимости от угла падающего на него солнечного света благодаря наличию в стекле наночастиц коллоидного золота и серебра с размерами около 50 нм