|
Niveau |
: |
VWO 5/6 |
|
Doel |
: |
Demonstratie van Quantum dots |
|
Nodig |
: |
|
Quantum Dots zijn piepkleine korrels (nanodeeltjes) gemaakt van halfgeleidermateriaal. De grootte van een korrel varieert van 2nm tot 10nm. 1 nanometer = 0,000 000 001 meter = 0,000 001 mm. Ter vergelijk: een gemiddelde mensenhaar heeft een diameter van 0,1 mm. dat is evenveel als 50000 quantumdots van 2 nm op een rijtje (of 10000 quantumdots van 10 nm). Quantumdots zijn dus heel heel heel erg klein!
Als er licht op een Quantum dot valt, zendt deze, afhankelijk van zijn GROOTTE, een specifieke kleur licht uit.
Dus hoe nauwkeuriger de maatvoering van de gebruikte Quantumdots, hoe kleiner de bandbreedte van het uitgezonden licht, oftewel: hoe specifieker de uitgezonden lichtkleur. Zo kunnen heel zuivere lichtkleuren worden gemaakt.
De kleinste korrels zenden licht uit met de kleinste golflengte. De grootste korrels zenden licht uit met de grootste golflengte. Zo ontstaat het volgende patroon:
| Korrelgrootte | Golflengte | Kleur |
| 2 nm | 400 nm | Violet |
| 2,5 nm | 495 nm | Cyaan |
| 3 nm | 530 nm | Groen |
| 4 nm | 580 nm | Geel |
| 6 nm | 690 nm | Rood |
| > 6 nm | > 690 nm | InfraRood |
Waarom gaan Quantumdots licht uitzenden als er licht op valt?
Even voor alle duidelijkheid: uitzenden is iets anders dan reflecteren. Quantumdots vangen licht op en zenden vervolgens licht uit. Hoe werkt dat? Als quantumdots worden belicht met hoogfrequent licht zoals blauw licht of UV-licht, ontvangen enkele elektonen genoeg energie om los te komen van hun atoom. Deze eigenschap stelt deze elektronen in staat om in een baan rondom de (nano)korrel te geraken. Zodra deze elektronen weer terugvallen op de korrel, zenden ze licht uit.
Waarom leidt inval van UV-licht op de Quantumdot tot meer lichtemissie dan inval van bijvoorbeeld rood licht?
Hoogfrequent licht is energierijker dan laagfrequent licht. Hoog frequent licht zal dus leiden tot meer lichtemissie van de quantumdot. UV-licht zal daarom tot meer emissie leiden dan rood-licht.
Waarvoor worden quantumdots toegepast
Quantumdots worden voornamelijk toegepast in moderne beeldschermen. Met behulp van quantumdots kunnen veel zuiverdere kleuren worden verkregen waarmee de kwaliteit van het beeld wordt verhoogd.
Omdat met grote quantumdots ook infrarood licht kan worden gegenereerd, bestaan er ook al Quantum Dot Solar Cells (QDSC). Oftewel: zonnecollectoren die zonlicht direct kunnen omzetten in infrarood licht ofttewel warmte.
Hoe groter een quantumdot, hoe laagfrequenter de kleur van het uittredende licht. De kleine quantumdots zullen dus kleuren uitzenden als violet en blauw, grote quantumdots zenden kleuren uit als amber en rood.Wij hebben net een Quantum-dots set binnen gekregen van Demofysica en daar ben ik mee gaan spelen. De set bevat helaas geen gebruiksaanwijzing, dus we zullen het wiel zelf moeten uitvinden. Op de volgende afbeelding zie je de inhoud:
Wij beschikken over een grote blacklight TL-buis. Het licht dat deze buis uitzend, is nagenoeg puur violet. Als je de Quantum-dots-set in het donker op deze TL-buis plaatst, krijg je dit effect!
Quantumdots zetten hoogfrequent licht om in lagerfrequent licht. Infrarood licht (warmtestraling) is een laag-frequente lichtkleur.
Kun je zonlicht m.b.v. quantumdots rechtstreeks omzetten in warmte?
Die vraag stelde ik mezelf. Een fractie van een seconde waande ik mezelf een groot uitvinder. Toen vond ik op internet: Quantum Dot Solar Cell (QDSC).
Quantumdots toepassing: zien hoe oud een vingerafdruk is
https://www.rtlnieuws.nl/editienl/laatste-videos-editienl/video/5192290/hoe-vers-deze-vingerafdruk
Met kwastje de vingersporen bepoederen met nanodeeltjes (Quantumdots-poeder) en dan vervolgens via een app op hun telefoon meteen zien hoe oud de vingerafdruk is.