99
ретке жоғары термоэлектрлік тиімділігі бар. 20-40 нм диаметрімен ZnO
наножіптердің термоэнергиялық әсер күш коэффициенті көлемдік
материалдардікіне қарағанда екі есе жоғары. Күнсәулесі термоэлектрлік
генераторларын күн элементтерінің тиімділігімен салыстыруға болады.
Термоэлектрлік
генераторлардың
тиімділігі
АМ1.5
(1000
Вт/м
2
)
жарықтандыру кезінде 4.6% жетті.
Фотоэлектрхимиялық ұяшық, судың фотоэлектролизі. Судың
фотоэлектролизі үшін ең аз дегенде 1.23 эВ энергия қажет. Оңтайлы
фотоэлектрхимиялық ұяшықта жартылай өткізгіш аймағы дұрыс орналасуы
қажет. Күн энергиясының электрлікке қайта түзілуінің теориялық тиімділігі
бір өтумен жүйені қолданумен 30.7% жетті. Бірақ осы күнде жеткен
тиімділік (10-12%) теориялық шектен бірнеше ретке төмен. Фотохимиялық
ұяшыққа арналған таза материал әлі өңделмеген, TiO
2
жасалған 1D3D
наноқұрылым, нано α-Fe
2
O
3
, CdSe, WO
3
, InP жете зерттелуде. Тиімділік пен
функцияланудың тұрақтылығын жоғарылатуға арналған өзара толтырғыш
қасиеттерімен басқа да материалдардың түрлері таңдалуда.
Медицинадағы квантты нүктелер. КН in vivo (ағзада) және in vitro
(лабораториялық жағдайда) зерттеулерде қолданылады. Биомедицинада көп
емес КН қолдану тізіміне: дәрі-дәрмекті тасымалдау және ентаңбалауға
белгіні жасау, ағза ішіндегі заттардың қозғалысын бақылау, гендік терапияға
арналған
таңбалар,
магнитті-резонансты
томографияға
арналған
гипертермия және ұқсас заттар үшін агенттер, in vivo табу және ауруды
тоқтату, патогендік жасушаларды таңдаулы жылумен өңдеу, дәрі-дәрмектің
фотосенсибилизациясы және терінің біріккен бұзылуы, фотодинамикалық
терапия үшін флуоресценция энергиясын резонансты беру жатады.
Жартылай өткізгішті КН ішкі ет пен ағзаның in vivo суреттемесін алу үшін
кеңінен қолданылады. Зиянды емес, фотоағаруға тұрақты, жарықты
жұтудың үлкен қимасымен, фотолюминесценциясының жіңішке жолағымен,
үлкен квантты шығуымен және үлкен жылжуымен КН С және Si,
CdTe/CdSe/ZnSe және CdSeTe/CdZnS, CdTe/CdS CdTe/CdSe, CuInSe
2
/ZnS,
InAs/ZnCdS, InAs/ZnS, InP/ZnS, PbS/CdS жасалуы мүмкін. ИК-диапазонына
жақын КН ісіктердің суреттемесін алуда орынды қолданыс тапты [55].
Медициналық in vitro зерттеулерге және әртүрлі биотаңба, протеин,
метаболиттер, нуклеинді қышқылдар тестері үшін КН қолданудың келешегі
зор.
Фотоника. Фотонды кристалдар концепциясы пайда болғаннан бастап,
олардың қасиеттері мен алыну әдістерін зерттеу қарқынды жүргізілуде.
Фотонды кристалдар жарықтың брэггті дифракциясы тууымен кристалл
көлемі бойынша оптикалық қасиеттердің периодты өзгеруін сипаттайды.
Өзінің құрылымына байланысты фотонды кристалдар фотонды тыйым
салынатын аймақ, фотонды локализация, жарықтың баяулауы және т.б.
сияқты бірегей қасиеттерге ие. Синтез әртүрлі әдістермен жүргізіледі.
Фотонды кристалдар лазерлер, толқындаушы, фокусты элементтер,
дисплейлер, сақтау және логикалық қондырғылар, сонымен қатар әртүрлі
100
сенсорлар жасау үшін, оптикалық компьютерлер жасауда фотониканың
негізгі қондырғылар ретінде қолданыс тапты. Фотондық кристалдарды
сенсорлар ретінде қолдану сыртқы әсер кезінде олардың қасиеттерінің күшті
өзгеруіне негізделген. Мысалы, жоғары сезімтал ылғал датчиктері TiO
2
мезокеуекті фотонды кристалл және полимер матрицасындағы Fe
3
O
4
/SiO
2
магнитті бөлшектері негізінде жасалған. Фотонды кристалдардан жасалған
сенсорлар 10
-7
деңгейінде судағы ксилолға және 1х10
6
жақын молекуланы
байқау шегіне сезімталдығы бар. Фотонды биомолекулярлы сенсор TiO
2
және SiO
2
кезектескен қабатынан жасалған. Температураның жоғары
сезімтал фотонды датчиктері, ионды детекторлар, бу детекторлары, беттік
толқын детекторлары және т.б. жасалды. Фотоника элементтерін құрау және
лазерлер, сенсорлар, оптикалық резонаторлар және күшейткіштер үшін
квантты нүктеде тубулярлық гетерқұрылымдар In(Ga)As/GaAs ұсынылды .
Плазмоника. Плазмонды тербеліс жарық пен өткізгіштің өзара
әрекеттесуі, скин-қабат қалыңдығынан асып кететін тереңдіктегі беткей
алды аймақтағы бос тасымалдауыштардың сәйкес қозғалысын болдыратын
металл беткейіне түсетін жоғары жиілікті ауыспалы өріс кезінде байқалады.
50-100 нм өлшемдерімен бөлшектердегі плазмонды тербеліс спектрдің
көрінетін
аймағында
жарықтың
резонансты
жұтылуына
және
люминесценцияға әкеледі. Плазмонды тербеліс негізінде приборлы құрылым
мен логикалық схема, плазмонды толқын ұстағыш, жарықтың резонаторы
мен концентраторларын тұрғызуға болады. Плазмондар келешектегі
оптикалық компьютерлер ішіндегі ақпараттарды беруге арналған жалғыз
балама, өйткені плазмонды толқын ұзындығы жарық толқыны ұзындығымен
салыстырғанда өте қысқа. Жақын ИК-диапазоны үшін плазмонды материал
ретінде диэлектрлік өтімділігі бар бөлігінің аз жоғалуына және аз шамаға ие
фтормен қосындыланған (FTO, SnO
2
:F) қалайы тотығы (ITO), алюминиймен
немесе галлиймен (GZO) қосындыланған (AZO) мырыш тотығы сияқты
жартылай өткізгіштердің болашағы зор. InGaAsP қарқынды орта негізіндегі
металл-жартылай өткізгіш-металл плазмонды модуляторлар жұмыста
қарастырылған.
Наноантенналар. Күн энергиясы электрлікке антенна және тіктегіш
арқылы, электрмагнитті сәулелену энергиясын тұрақты токқа (қозғалыс
бағыты жағынан) айналдыратын детекторлық радиоқабылдағыштың
жұмысы принципіне ұқсас айналуы мүмкін. Күн спектріне сәйкес жиілікте
жұмыс істейтін жүйе жарықтандыру кезінде жарықты электрмагнитті
тербелісті тіктеуі және токты генерациялауы мүмкін. Күннің жарығын
тиімді жұту үшін антеннаның өлшемі 0,4-тен 1,6 дейін микронды құрауы
тиіс, оны қазіргі уақытта микроэлектрониканың дамуы кезінде ұстау оңай
және онда плазмонды резонанс туады. Мұндай қондырғылардың теориялық
тиімділігі күн сәулесі элементтерінің ПӘК жоғарылатады, бірақ практика
жүзінде мұндай қондырғылар әлі күнге дейін жасалмаған. Негізгі себеп 200-
750 ТГц жиілігімен күн сәулесі спектрі үшін тиімді тіктеу приборлары
жасалмаған. Осы уақытта тек ұзын толқынды ИК-диапазондары үшін
Достарыңызбен бөлісу: |
