Vizualizare sursă pentru „Punct cuantic”

[[Fișier:QD_S.jpg|miniatura|Puncte cuantice coloide iradiate cu lumină UV. Punctele cuantice de dimensiuni diferite emit culori diferite de lumină datorită [[Izolarea cuantică|confinării cuantice]].]]
'''Punctele cuantice''' (în {{Lang-en|quantum dots}}''', QD''') sau '''nanocristalele semiconductoare''' sunt particule [[Semiconductor|semiconductoare]] de dimensiuni [[Nanometru|nanometrice]], având proprietăți [[Lumină|optice]] și [[Electronică|electronice]] distincte față de particulele mai mari datorită [[Mecanică cuantică|efectelor cuantice]]. Ele reprezintă un subiect central în [[nanotehnologie]] și [[știința materialelor]]. Când un punct cuantic este iluminat de [[Raze ultraviolete|lumină UV]], un [[electron]] din punctul cuantic poate fi excitat într-o stare de energie mai mare. În punctele cuantice [[semiconductor|semiconductoare]], acest proces corespunde tranziției unui electron din [[trupa Valence|banda de valență]] în [[Banda de conductanță|banda de conducție]]. Electronul excitat poate reveni ulterior în banda de valență, eliberând energie sub formă de lumină. Această emisie de lumină ([[fotoluminiscență]]) depinde de diferența de energie dintre [[Banda de conductanță|banda de conducție]] și [[trupa Valence|banda de valență]], sau de tranziția între stările de energie discrete atunci când [[Teoria benzilor|structura de bandă]] devine insuficient definită în QD.<ref>{{Citat revistă|nume=Shishodia|nume2=Chouchene|nume3=Gries|nume4=Schneider|prenume=Shubham|prenume2=Bilel|prenume3=Thomas|prenume4=Raphaël|dată=2023-10-31|titlu=Selected I-III-VI2 Semiconductors: Synthesis, Properties and Applications in Photovoltaic Cells|journal=Nanomaterials|volum=13|număr=21|pagini=2889|language=en|issn=2079-4991|pmid=37947733|pmc=10648425|doi=10.3390/nano13212889}}</ref>

Materialele semiconductoare la scară nanometrică confinează fie electronii, fie [[Gol (fizică)|golurile de electroni]]. Acest proces de confinare este similar [[Particulă într-o cutie|modelului unei particule într-o cutie tridimensională]]. Caracteristicile de absorbție și emisie ale punctelor cuantice corespund tranzițiilor între [[Nivel de energie|niveluri de energie]] discrete, permițând analogia cu spectrele atomice. Din acest motiv, punctele [[Mecanică cuantică|cuantice]] sunt uneori denumite '''atomi artificiali''',<ref>{{Citat carte|nume=Silbey|prenume=Robert J.|nume2=Alberty|prenume2=Robert A.|nume3=Bawendi|prenume3=Moungi G.|titlu=Physical Chemistry|ediție=4th|editură=John Wiley & Sons|an=2005|pagină=835}}</ref> subliniind [[Nivel de energie|stările lor electronice]] discrete, asemănătoare [[Atom|atomilor]] sau [[Moleculă|moleculelor]] naturale.<ref name="ashoori1996electrons">{{Citat revistă|nume=Ashoori|prenume=R. C.|an=1996|titlu=Electrons in artificial atoms|journal=[[Nature (journal)|Nature]]|volum=379|număr=6564|pagini=413–419|bibcode=1996Natur.379..413A|doi=10.1038/379413a0}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Kastner|prenume=M. A.|an=1993|titlu=Artificial Atoms|journal=[[Physics Today]]|volum=46|număr=1|pagini=24–31|bibcode=1993PhT....46a..24K|doi=10.1063/1.881393}}</ref> [[Funcție de undă|Funcțiile de undă]] electronice din punctele cuantice au fost demonstrate a semăna cu cele din atomii reali.<ref>{{Citat revistă|nume=Banin|nume2=Cao|nume3=Katz|nume4=Millo|prenume=Uri|prenume2=YunWei|prenume3=David|prenume4=Oded|dată=August 1999|titlu=Identification of atomic-like electronic states in indium arsenide nanocrystal quantum dots|url=https://www.nature.com/articles/22979|journal=Nature|volum=400|număr=6744|pagini=542–544|language=en|issn=1476-4687|bibcode=1999Natur.400..542B|doi=10.1038/22979}}</ref> Prin cuplarea a două sau mai multe puncte cuantice, se poate crea o '''moleculă artificială''', care prezintă [[hibridizare]] chiar și la temperatura camerei.<ref>{{Citat revistă|nume=Cui|nume2=Panfil|nume3=Koley|nume4=Shamalia|nume5=Waiskopf|nume6=Remennik|nume7=Popov|nume8=Oded|nume9=Banin|prenume=Jiabin|prenume2=Yossef E.|prenume3=Somnath|prenume4=Doaa|prenume5=Nir|prenume6=Sergei|prenume7=Inna|prenume8=Meirav|prenume9=Uri|dată=16 December 2019|titlu=Colloidal quantum dot molecules manifesting quantum coupling at room temperature|journal=Nature Communications|volum=10|număr=1|pagină=5401|language=en|issn=2041-1723|pmid=31844043|pmc=6915722|bibcode=2019NatCo..10.5401C|doi=10.1038/s41467-019-13349-1}}</ref> Asamblarea precisă a punctelor cuantice poate forma rețele care se comportă ca materiale solide artificiale, cu proprietăți unice optice și electronice.<ref>{{Citat revistă|nume=Cherniukh|nume2=Rainò|nume3=Stöferle|nume4=Burian|nume5=Travesset|nume6=Naumenko|nume7=Amenitsch|nume8=Erni|nume9=Mahrt|prenume=Ihor|prenume2=Gabriele|prenume3=Thilo|prenume4=Max|prenume5=Alex|prenume6=Denys|prenume7=Heinz|prenume8=Rolf|prenume9=Rainer F.|dată=May 2021|titlu=Perovskite-type superlattices from lead halide perovskite nanocubes|url=https://www.nature.com/articles/s41586-021-03492-5|journal=Nature|volum=593|număr=7860|pagini=535–542|language=en|issn=1476-4687|pmid=34040208|bibcode=2021Natur.593..535C|doi=10.1038/s41586-021-03492-5}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Septianto|nume2=Miranti|nume3=Kikitsu|nume4=Hikima|nume5=Hashizume|nume6=Matsushita|nume7=Iwasa|nume8=Bisri|prenume=Ricky Dwi|prenume2=Retno|prenume3=Tomoka|prenume4=Takaaki|prenume5=Daisuke|prenume6=Nobuhiro|prenume7=Yoshihiro|prenume8=Satria Zulkarnaen|dată=23 May 2023|titlu=Enabling metallic behaviour in two-dimensional superlattice of semiconductor colloidal quantum dots|journal=Nature Communications|volum=14|număr=1|pagină=2670|language=en|issn=2041-1723|pmid=37236922|pmc=10220219|bibcode=2023NatCo..14.2670S|doi=10.1038/s41467-023-38216-y}}</ref>

Punctele cuantice prezintă proprietăți intermediare între semiconductoarele în volum și atomii sau moleculele discrete. Proprietățile lor [[Optoelectronică|optoelectronice]] variază în funcție de dimensiune și formă.<ref name="Murray2000">{{Citat revistă|nume=Murray|nume2=Kagan|nume3=Bawendi|prenume=C. B.|prenume2=C. R.|prenume3=M. G.|an=2000|titlu=Synthesis and Characterization of Monodisperse Nanocrystals and Close-Packed Nanocrystal Assemblies|journal=[[Annual Review of Materials Research]]|volum=30|număr=1|pagini=545–610|bibcode=2000AnRMS..30..545M|doi=10.1146/annurev.matsci.30.1.545}}</ref><ref>{{Citat știre|title=Chemistry and Physics of Semiconductor Nanocrystals|url=http://www.columbia.edu/cu/chemistry/fac-bios/brus/group/pdf-files/semi_nano_website_2007.pdf|prenume=L. E.|nume=Brus|accessdate=7 July 2009|an=2007}}</ref> Punctele cuantice mai mari, de 5–6 nm, emit [[Lungime de undă|lungimi de undă]] mai mari, rezultând culori precum portocaliu sau roșu. Cele mai mici, de 2–3 nm, emit lungimi de undă mai scurte, cum ar fi albastru și verde, deși aceste culori specifice depind de compoziția exactă a punctului cuantic.<ref>{{Citat web|url=http://www.nanosysinc.com/what-we-do/quantum-dots/|titlu=Quantum Dots|accessdate=4 December 2015|lucrare=Nanosys – Quantum Dot Pioneers}}</ref>

Aplicațiile potențiale ale punctelor cuantice includ [[Tranzistor cu un singur electron|tranzistori cu un singur electron]], [[Celulă solară cu punct cuantic|celule solare]], [[LED|LED-uri]], [[Laser cu puncte cuantice|lasere]],<ref name="HuffakerPark1998">{{Citat revistă|nume=Huffaker|nume2=Park|nume3=Zou|nume4=Shchekin|nume5=Deppe|prenume=D. L.|prenume2=G.|prenume3=Z.|prenume4=O. B.|prenume5=D. G.|an=1998|titlu=1.3&nbsp;μm room-temperature GaAs-based quantum-dot laser|journal=Applied Physics Letters|volum=73|număr=18|pagini=2564–2566|issn=0003-6951|bibcode=1998ApPhL..73.2564H|doi=10.1063/1.122534}}</ref> [[Sursă cu un singur foton cu punct cuantic|surse de fotoni unici]],<ref name="LodahlMahmoodian2015">{{Citat revistă|nume=Lodahl|nume2=Mahmoodian|nume3=Stobbe|prenume=Peter|prenume2=Sahand|prenume3=Søren|an=2015|titlu=Interfacing single photons and single quantum dots with photonic nanostructures|journal=Reviews of Modern Physics|volum=87|număr=2|pagini=347–400|issn=0034-6861|bibcode=2015RvMP...87..347L|doi=10.1103/RevModPhys.87.347}}</ref><ref name="EisamanFan2011">{{Citat revistă|nume=Eisaman|nume2=Fan|nume3=Migdall|nume4=Polyakov|prenume=M. D.|prenume2=J.|prenume3=A.|prenume4=S. V.|an=2011|titlu=Invited Review Article: Single-photon sources and detectors|journal=Review of Scientific Instruments|volum=82|număr=7|pagini=071101–071101–25|issn=0034-6748|pmid=21806165|bibcode=2011RScI...82g1101E|doi=10.1063/1.3610677}}</ref><ref name="SenellartSolomon2017">{{Citat revistă|nume=Senellart|nume2=Solomon|nume3=White|prenume=Pascale|prenume2=Glenn|prenume3=Andrew|an=2017|titlu=High-performance semiconductor quantum-dot single-photon sources|journal=Nature Nanotechnology|volum=12|număr=11|pagini=1026–1039|issn=1748-3387|pmid=29109549|bibcode=2017NatNa..12.1026S|doi=10.1038/nnano.2017.218}}</ref> [[Generația a doua armonică|generare de armonici superioare]], [[computația cuantică|calcul cuantic]],<ref name="LossDiVincenzo1998">{{Citat revistă|nume=Loss|nume2=DiVincenzo|prenume=Daniel|prenume2=David P.|an=1998|titlu=Quantum computation with quantum dots|journal=Physical Review A|volum=57|număr=1|pagini=120–126|issn=1050-2947|bibcode=1998PhRvA..57..120L|doi=10.1103/PhysRevA.57.120}}</ref> cercetări în biologia celulară,<ref name="ReferenceA">{{Citat revistă|nume=Michalet|nume2=Pinaud|nume3=Bentolila|nume4=Tsay|nume5=Doose|nume6=Li|nume7=Sundaresan|nume8=Wu|nume9=Gambhir|prenume=X.|prenume2=F. F.|prenume3=L. A.|prenume4=J. M.|prenume5=S.|prenume6=J. J.|prenume7=G.|prenume8=A. M.|prenume9=S. S.|an=2005|titlu=Quantum Dots for Live Cells, in Vivo Imaging, and Diagnostics|journal=Science|volum=307|număr=5709|pagini=538–544|pmid=15681376|pmc=1201471|bibcode=2005Sci...307..538M|doi=10.1126/science.1104274}}</ref> [[Microscopie cu punct cuantic cu scanare|microscopie]],<ref>{{Citat revistă|nume=Wagner|nume2=Green|nume3=Leinen|nume4=Deilmann|nume5=Krüger|nume6=Rohlfing|nume7=Temirov|nume8=Tautz|prenume=Christian|prenume2=Matthew F. B.|prenume3=Philipp|prenume4=Thorsten|prenume5=Peter|prenume6=Michael|prenume7=Ruslan|prenume8=F. Stefan|dată=6 July 2015|titlu=Scanning Quantum Dot Microscopy|journal=Physical Review Letters|volum=115|număr=2|pagină=026101|language=en|issn=0031-9007|pmid=26207484|bibcode=2015PhRvL.115b6101W|doi=10.1103/PhysRevLett.115.026101}}</ref> și [[Imagistică medicală|imagistica medicală]].<ref>{{Citat revistă|nume=Ramírez|nume2=Flórez|nume3=Camacho|prenume=H. Y.|prenume2=J.|prenume3=A. S.|an=2015|titlu=Efficient control of coulomb enhanced second harmonic generation from excitonic transitions in quantum dot ensembles|journal=Physical Chemistry Chemical Physics|volum=17|număr=37|pagini=23938–23946|pmid=26313884|bibcode=2015PCCP...1723938R|doi=10.1039/C5CP03349G}}</ref> Datorită dimensiunii lor mici, unele puncte cuantice pot fi suspendate în soluții, permițând utilizarea lor în [[Imprimare cu jet de cerneală|imprimarea cu jet de cerneală]] și [[Acoperire prin rotire|acoperirea prin rotire]].<ref>{{Citat revistă|nume=Coe-Sullivan|nume2=Steckel|nume3=Woo|nume4=Bawendi|nume5=Bulović|prenume=S.|prenume2=J. S.|prenume3=W.-K.|prenume4=M. G.|prenume5=V.|dată=July 2005|titlu=Large-Area Ordered Quantum-Dot Monolayers via Phase Separation During Spin-Casting|journal=Advanced Functional Materials|volum=15|număr=7|pagini=1117–1124|doi=10.1002/adfm.200400468}}</ref> Au fost folosite, de asemenea, în [[Film Langmuir–Blodgett|pelicule subțiri Langmuir–Blodgett]],<ref>{{Citat revistă|nume=Xu|nume2=Dadlani|nume3=Acharya|nume4=Schindler|nume5=Prinz|prenume=Shicheng|prenume2=Anup L.|prenume3=Shinjita|prenume4=Peter|prenume5=Fritz B.|an=2016|titlu=Oscillatory barrier-assisted Langmuir–Blodgett deposition of large-scale quantum dot monolayers|journal=Applied Surface Science|volum=367|pagini=500–506|bibcode=2016ApSS..367..500X|doi=10.1016/j.apsusc.2016.01.243}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Gorbachev|nume2=Goryacheva|nume3=Glukhovskoy|prenume=I. A.|prenume2=I. Yu|prenume3=E. G.|dată=June 2016|titlu=Investigation of Multilayers Structures Based on the Langmuir-Blodgett Films of CdSe/ZnS Quantum Dots|journal=BioNanoScience|volum=6|număr=2|pagini=153–156|language=en|issn=2191-1630|doi=10.1007/s12668-016-0194-0}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Achermann|nume2=Petruska|nume3=Crooker|nume4=Klimov|prenume=Marc|prenume2=Melissa A.|prenume3=Scott A.|prenume4=Victor I.|dată=December 2003|titlu=Picosecond Energy Transfer in Quantum Dot Langmuir−Blodgett Nanoassemblies|journal=The Journal of Physical Chemistry B|volum=107|număr=50|pagini=13782–13787|issn=1520-6106|bibcode=2003cond.mat.10127A|doi=10.1021/jp036497r}}</ref> ceea ce oferă metode mai economice și rapide pentru [[Fabricarea dispozitivelor semiconductoare|fabricarea de semiconductori]].

== Structuri cu nucleu/înveliș și nucleu/înveliș dublu ==
Punctele cuantice sunt, de obicei, acoperite cu liganzi organici, precum acidul oleic, pentru a controla creșterea, a preveni aglomerarea și a facilita dispersia în soluție.<ref name=":5">{{Citat revistă|nume=Xiao|nume2=Zhang|nume3=Ge|nume4=Deng|nume5=Chen|nume6=Zhang|nume7=Deng|nume8=Kambe|nume9=Talapin|prenume=Pengwei|prenume2=Zhoufan|prenume3=Junjun|prenume4=Yalei|prenume5=Xufeng|prenume6=Jian-Rong|prenume7=Zhengtao|prenume8=Yu|prenume9=Dmitri V.|dată=2023-01-04|titlu=Surface passivation of intensely luminescent all-inorganic nanocrystals and their direct optical patterning|journal=Nature Communications|volum=14|număr=1|pagini=49|language=en|issn=2041-1723|pmid=36599825|pmc=9813348|bibcode=2023NatCo..14...49X|doi=10.1038/s41467-022-35702-7}}</ref> Totuși, aceste acoperiri organice pot duce la [[recombinare non-radiativă|recombinarea non-radiativă]] după fotogenerare, ceea ce înseamnă că purtătorii de sarcină pot fi disipați fără emisia de [[Fonon|fononi]] reducând randamentul cuantic.<ref>{{Citat revistă|nume=Zaini|nume2=Ying Chyi Liew|nume3=Alang Ahmad|nume4=Mohmad|nume5=Kamarudin|prenume=Muhammad Safwan|prenume2=Josephine|prenume3=Shahrul Ainliah|prenume4=Abdul Rahman|prenume5=Mazliana Ahmad|dată=January 2020|titlu=Quantum Confinement Effect and Photoenhancement of Photoluminescence of PbS and PbS/MnS Quantum Dots|journal=Applied Sciences|volum=10|număr=18|pagini=6282|language=en|issn=2076-3417|doi=10.3390/app10186282}}</ref> Pentru a combate acest efect, un strat semiconductor este adăugat în jurul nucleului punctului cuantic. În funcție de [[Gap de bandă|diferențele de energie]] dintre materialele nucleului și învelișului, proprietățile fluorescente pot fi ajustate. Ajustarea grosimii fiecărui strat și a dimensiunii totale a punctelor cuantice influențează lungimea de undă a emisiilor [[Excitație prin fotoluminiscență|fotoluminiscente]]. [[Efect de izolare cuantică|Efectul de confinare cuantică]] tinde să deplaseze spectrele de emisie către lungimi de undă mai scurte (albastru) pe măsură ce punctul cuantic devine mai mic.<ref>{{Citat revistă|nume=Zhang|nume2=Zhuang|nume3=Liu|nume4=Xing|nume5=Qu|nume6=Liu|nume7=Xu|nume8=Wang|nume9=Sun|prenume=Wenda|prenume2=Weidong|prenume3=Ronghui|prenume4=Xianran|prenume5=Xiangwei|prenume6=Haochen|prenume7=Bing|prenume8=Kai|prenume9=Xiao Wei|dată=2019-11-19|titlu=Double-Shelled InP/ZnMnS/ZnS Quantum Dots for Light-Emitting Devices|journal=ACS Omega|volum=4|număr=21|pagini=18961–18968|language=en|issn=2470-1343|pmid=31763517|pmc=6868586|doi=10.1021/acsomega.9b01471}}</ref> 

Există patru categorii majore de heterostructuri de puncte cuantice: tip I, tip invers I, tip II și tip invers II.<ref name=":6">{{Citat revistă|nume=Vasudevan|nume2=Gaddam|nume3=Trinchi|nume4=Cole|prenume=D.|prenume2=Rohit Ranganathan|prenume3=Adrian|prenume4=Ivan|dată=2015-07-05|titlu=Core–shell quantum dots: Properties and applications|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838815005319|journal=Journal of Alloys and Compounds|volum=636|pagini=395–404|issn=0925-8388|doi=10.1016/j.jallcom.2015.02.102}}</ref> În punctele cuantice de tip I, un nucleu semiconductor este încapsulat într-un material cu o diferență de energie mai mare, ceea ce poate îmbunătăți [[Randament cuantic|randamentul cuantic]] prin pasivizarea locurilor de recombinare non-radiativă. În cazul punctelor de tip invers I, stratul învelișului semiconductor are o diferență de energie mai mică, delocalizând purtătorii de sarcină.<ref>{{Citat revistă|nume=Vasudevan|nume2=Gaddam|nume3=Trinchi|nume4=Cole|prenume=D.|prenume2=Rohit Ranganathan|prenume3=Adrian|prenume4=Ivan|dată=2015-07-05|titlu=Core–shell quantum dots: Properties and applications|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838815005319|journal=Journal of Alloys and Compounds|volum=636|pagini=395–404|issn=0925-8388|doi=10.1016/j.jallcom.2015.02.102}}</ref> În punctele de tip II, separarea purtătorilor de sarcină are loc între nucleu și înveliș, influențând emisia fotoluminiscentă.

Unul dintre motivele pentru scăderea performanței punctelor cuantice poate fi atribuit tensiunii fizice exercitate asupra rețelei cristaline. Într-un studiu în care punctele cuantice de tip ZnSe/ZnS (tip I) și ZnSe/CdS (tip II) au fost comparate, diametrul nucleului neacoperit de ZnSe (obținut prin microscopie electronică de transmisie - [[Microscop electronic de transmisie|TEM]]) a fost comparat cu diametrul nucleului acoperit (calculat prin modelul de aproximație a masei eficiente), pentru a înțelege mai bine efectul tensiunii nucleu-înveliș.<ref name=":7">{{Citat revistă|nume=Gheshlaghi|nume2=Pisheh|nume3=Karim|nume4=Ünlü|prenume=Negar|prenume2=Hadi Sedaghat|prenume3=M. Rezaul|prenume4=Hilmi|dată=2016-12-01|titlu=Interface Strain Effects on ZnSe/ (CdSe) based Type I and ZnSe/CdS Type II Core/Shell Quantum Dots|journal=Energy Procedia|volum=102|pagini=152–163|language=en-US|issn=1876-6102|bibcode=2016EnPro.102..152G|doi=10.1016/j.egypro.2016.11.330}}</ref> Heterostructurile de tip I au fost găsite că induc tensiune de compresie, „strângând” nucleul, în timp ce heterostructurile de tip II au avut efectul de a întinde nucleul sub tensiune de tracțiune.<ref name=":7" /> Deoarece proprietățile fluorescente ale punctelor cuantice sunt dictate de dimensiunea nanocristalelor, schimbările induse în dimensiunile nucleului pot duce la o deplasare a lungimii de undă de emisie. Acest lucru subliniază necesitatea unui strat semiconductor intermediar pentru a rectifica nepotrivirea rețelei și a îmbunătăți randamentul cuantic.<ref name=":8">{{Citat revistă|nume=Reiss|nume2=Carayon|nume3=Bleuse|nume4=Pron|prenume=P.|prenume2=S.|prenume3=J.|prenume4=A.|dată=2003-10-09|titlu=Low polydispersity core/shell nanocrystals of CdSe/ZnSe and CdSe/ZnSe/ZnS type: preparation and optical studies|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0379677903003357|serie=Proceedings of the Fifth International Topical Conference on Optical Probes of Conjugated Polymers and Organic and Inorganic Nanostructures|journal=Synthetic Metals|volum=139|număr=3|pagini=649–652|issn=0379-6779|doi=10.1016/S0379-6779(03)00335-7}}</ref>

Un astfel de sistem nucleu/înveliș dublu este nanocristalul CdSe/ZnSe/ZnS.<ref>{{Citat revistă|nume=Reiss|nume2=Carayon|nume3=Bleuse|nume4=Pron|prenume=P.|prenume2=S.|prenume3=J.|prenume4=A.|dată=2003-10-09|titlu=Low polydispersity core/shell nanocrystals of CdSe/ZnSe and CdSe/ZnSe/ZnS type: preparation and optical studies|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0379677903003357|serie=Proceedings of the Fifth International Topical Conference on Optical Probes of Conjugated Polymers and Organic and Inorganic Nanostructures|journal=Synthetic Metals|volum=139|număr=3|pagini=649–652|issn=0379-6779|doi=10.1016/S0379-6779(03)00335-7}}</ref> Într-un studiu care compară nanocristalele CdSe/ZnS și CdSe/ZnSe, s-a constatat că primele au un randament fotoluminiscent (PL) de 84% comparativ cu cele din urmă, din cauza nepotrivirii rețelei. În cazul sistemului cu înveliș dublu, după sinteza nucleului CdSe, un strat de ZnSe a fost adăugat înainte de aplicarea unui înveliș exterior de ZnS, rezultând o îmbunătățire a eficienței fluorescente cu 70%. În plus, aceste straturi suplimentare au îmbunătățit rezistența nanocristalelor împotriva foto-oxidării, prevenind degradarea spectrelor de emisie.

De asemenea, este o practică obișnuită ca tehnicile de [[Pasivizare|pasivizare a suprafeței]] să fie aplicate acestor sisteme nucleu/înveliș dublu. Așa cum s-a menționat anterior, [[Acid oleic|acidul oleic]] este un ligand organic utilizat frecvent pentru a promova stabilitatea [[Coloid|coloidală]] și a controla creșterea nanocristalelor. El poate fi utilizat chiar și pentru inițierea unui al doilea ciclu de schimb de liganzi și funcționalizare a suprafeței.<ref>{{Citat revistă|nume=Xiao|nume2=Zhang|nume3=Ge|nume4=Deng|nume5=Chen|nume6=Zhang|nume7=Deng|nume8=Kambe|nume9=Talapin|prenume=Pengwei|prenume2=Zhoufan|prenume3=Junjun|prenume4=Yalei|prenume5=Xufeng|prenume6=Jian-Rong|prenume7=Zhengtao|prenume8=Yu|prenume9=Dmitri V.|dată=2023-01-04|titlu=Surface passivation of intensely luminescent all-inorganic nanocrystals and their direct optical patterning|journal=Nature Communications|volum=14|număr=1|pagini=49|language=en|issn=2041-1723|pmid=36599825|pmc=9813348|bibcode=2023NatCo..14...49X|doi=10.1038/s41467-022-35702-7}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Dong|nume2=Ye|nume3=Chen|nume4=Kang|nume5=Gordon|nume6=Kikkawa|nume7=Murray|prenume=Angang|prenume2=Xingchen|prenume3=Jun|prenume4=Yijin|prenume5=Thomas|prenume6=James M.|prenume7=Christopher B.|dată=2011-02-02|titlu=A Generalized Ligand-Exchange Strategy Enabling Sequential Surface Functionalization of Colloidal Nanocrystals|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ja108948z|journal=Journal of the American Chemical Society|volum=133|număr=4|pagini=998–1006|language=en|issn=0002-7863|pmid=21175183|doi=10.1021/ja108948z}}</ref> Totuși, din cauza efectului dăunător pe care liganzii organici îl pot avea asupra eficienței fotoluminiscente, au fost realizate cercetări suplimentare pentru a dezvolta puncte cuantice complet anorganice. Într-un astfel de studiu, nanocristalele complet anorganice luminescente intens (ILAN) au fost sintetizate printr-un proces de schimb de liganzi, înlocuind sărurile metalice cu liganzii de acid oleic. S-a constatat că aceste nanocristale au randamente cuantice fotoluminiscente comparabile cu punctele cuantice existente care emit în roșu și verde.<ref name=":5" />

== Producție ==
[[Fișier:Quantum_Dots_with_emission_maxima_in_a_10-nm_step_are_being_produced_at_PlasmaChem_in_a_kg_scale.jpg|miniatura| Puncte cuantice cu emisie treptat de la violet la roșu intens]]
=== Sinteza coloidală ===
Nanocristalele [[Semiconductor|semiconductoare]] [[Coloid|coloidale]] sunt produse prin sinteză din soluții, similar cu alte [[Sinteză chimică|procese chimice]]. Diferența majoră este că produsul final nu precipită sub formă de [[solid]] în masă și nu rămâne complet dizolvat.<ref>{{Citat revistă|nume=Murray|nume2=Kagan|nume3=Bawendi|prenume=C. B.|prenume2=C. R.|prenume3=M. G.|an=2000|titlu=Synthesis and Characterization of Monodisperse Nanocrystals and Close-Packed Nanocrystal Assemblies|journal=[[Annual Review of Materials Research]]|volum=30|număr=1|pagini=545–610|bibcode=2000AnRMS..30..545M|doi=10.1146/annurev.matsci.30.1.545}}</ref> Prin încălzirea soluției la temperaturi ridicate, [[Precursor (chimie)|precursorii chimici]] se descompun formând monomeri care ulterior nuclează și formează nanocristale. Controlul temperaturii și al concentrației monomerilor este esențial pentru a obține dimensiuni uniforme și stabilitate. În funcție de concentrația de [[Monomer|monomeri]], este un alt factor critic care trebuie controlat riguros în timpul creșterii nanocristalelor. Procesul de creștere a nanocristalelor poate avea loc în două regimuri diferite: „focalizare” și „defocalizare”. La concentrații mari de [[Monomer|monomeri]], nanocristalele se pot dezvolta sub două regimuri: „focalizare” (în care particulele mici cresc mai repede) și „defocalizare” (în care particulele mari domină creșterea).
[[Fișier:Cadmium_sulfide_quantum_dots_on_cells_high_res.jpg|stanga|miniatura| Puncte cuantice de sulfură de cadmiu pe celule]]
Metode coloidale permit producerea multor tipuri de semiconductoare, incluzând compuși binari precum [[Selenura de plumb|seleniura de plumb]] (PbSe), [[Seleniură de cadmiu|seleniura de cadmiu]] (CdSe), [[Sulfură de cadmiu|sulfura de cadmiu]] și [[arseniura de indiu]] (InAs). În plus, recent s-au realizat progrese în sinteza punctelor cuantice coloidale de [[Perovskit (structură)|perovskit]], care oferă noi oportunități în domeniul nanomaterialelor.<ref>{{Citat revistă|nume=Protesescu|prenume=Loredana|an=2015|titlu=Nanocrystals of Cesium Lead Halide Perovskites (CsPbX<sub>3</sub>, X=Cl, Br, and/or I): Novel Optoelectronic Materials Showing Bright Emission with Wide Color Gamut Profiling|journal=Nano Letters|volum=15|număr=6|pagini=3692–3696|pmid=25633588|pmc=4462997|doi=10.1021/nl5048779|display-authors=et al}}</ref> Dimensiunile punctelor cuantice tipice variază între 2 și 10 [[Nanometru|nanometri]], iar la o scară de 10 nm, aproape 3 milioane de astfel de puncte ar putea fi aliniate într-o singură linie pe lățimea unui deget uman.
[[Fișier:Colloidal_nanoparticle_of_lead_sulfide_(selenide)_with_complete_passivation.png|miniatura| Imagine idealizată a nanoparticulei coloidale de sulfură de plumb (selenidă) cu pasivare completă de către acid oleic, oleil amină și liganzi hidroxil (dimensiune ≈5)&nbsp;nm)]]
=== Sinteza prin plasmă ===
Sinteza prin [[plasmă]] a devenit una dintre metodele preferate pentru producția de puncte cuantice, în special pentru materiale cu legături covalente, cum ar fi [[Siliciu|siliciul]] și [[Germaniu|germaniul]].<ref>{{Citat revistă|nume=Mangolini|nume2=Thimsen|nume3=Kortshagen|prenume=L.|prenume2=E.|prenume3=U.|an=2005|titlu=High-yield plasma synthesis of luminescent silicon nanocrystals|journal=Nano Letters|volum=5|număr=4|pagini=655–659|pmid=15826104|bibcode=2005NanoL...5..655M|doi=10.1021/nl050066y}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Knipping|nume2=Wiggers|nume3=Rellinghaus|nume4=Roth|nume5=Konjhodzic|nume6=Meier|prenume=J.|prenume2=H.|prenume3=B.|prenume4=P.|prenume5=D.|prenume6=C.|an=2004|titlu=Synthesis of high purity silicon nanoparticles in a low Pressure microwave reactor|journal=Journal of Nanoscience and Nanotechnology|volum=4|număr=8|pagini=1039–1044|pmid=15656199|doi=10.1166/jnn.2004.149}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Sankaran|nume2=Holunga|nume3=Flagan|nume4=Giapis|prenume=R. M.|prenume2=D.|prenume3=R. C.|prenume4=K. P.|an=2005|titlu=Synthesis of blue luminescent Si nanoparticles using atmospheric-pressure microdischarges|url=https://authors.library.caltech.edu/59709/2/nl0480060si20041201_112408.pdf|journal=Nano Letters|volum=5|număr=3|pagini=537–541|pmid=15755110|bibcode=2005NanoL...5..537S|doi=10.1021/nl0480060}}</ref> Această metodă permite un control precis asupra dimensiunii, formei și compoziției punctelor cuantice.<ref>{{Citat revistă|nume=Kortshagen|prenume=U|an=2009|titlu=Nonthermal plasma synthesis of semiconductor nanocrystals|journal=Journal of Physics D: Applied Physics|volum=42|număr=11|pagină=113001|bibcode=2009JPhD...42k3001K|doi=10.1088/0022-3727/42/11/113001}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Pi|nume2=Kortshagen|prenume=X. D.|prenume2=U.|an=2009|titlu=Nonthermal plasma synthesized freestanding silicon–germanium alloy nanocrystals|journal=Nanotechnology|volum=20|număr=29|pagină=295602|pmid=19567968|bibcode=2009Nanot..20C5602P|doi=10.1088/0957-4484/20/29/295602}}</ref> Punctele cuantice obținute sunt de obicei sub formă de pulbere și pot fi dispersate în solvenți organici sau în apă, în funcție de necesitățile aplicațiilor.<ref>{{Citat revistă|nume=Pi|nume2=Gresback|nume3=Liptak|nume4=Campbell|nume5=Kortshagen|prenume=X. D.|prenume2=R.|prenume3=R. W.|prenume4=S. A.|prenume5=U.|an=2008|titlu=Doping efficiency, dopant location, and oxidation of Si nanocrystals|url=https://pure.rug.nl/ws/files/63542958/1.2830828.pdf|journal=Applied Physics Letters|volum=92|număr=2|pagină=123102|bibcode=2008ApPhL..92b3102S|doi=10.1063/1.2830828}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Ni|nume2=Pi|nume3=Ali|nume4=Zhou|nume5=Nozaki|nume6=Yang|prenume=Z. Y.|prenume2=X. D.|prenume3=M.|prenume4=S.|prenume5=T.|prenume6=D.|an=2015|titlu=Freestanding doped silicon nanocrystals synthesized by plasma|journal=Journal of Physics D: Applied Physics|volum=48|număr=31|pagină=314006|bibcode=2015JPhD...48E4006N|doi=10.1088/0022-3727/48/31/314006}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Pereira|nume2=Almeida|prenume=R. N.|prenume2=A. J.|an=2015|titlu=Doped semiconductor nanoparticles synthesized in gas-phase plasmas|journal=Journal of Physics D: Applied Physics|volum=48|număr=31|pagină=314005|bibcode=2015JPhD...48E4005P|doi=10.1088/0022-3727/48/31/314005}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Mangolini|nume2=Kortshagen|prenume=L.|prenume2=U.|an=2007|titlu=Plasma-assisted synthesis of silicon nanocrystal inks|journal=Advanced Materials|volum=19|număr=18|pagini=2513–2519|bibcode=2007AdM....19.2513M|doi=10.1002/adma.200700595}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Pi|nume2=Yu|nume3=Yang|prenume=X.-D.|prenume2=T.|prenume3=D.|an=2014|titlu=Water-dispersible silicon-quantum-dot-containing micelles self-assembled from an amphiphilic polymer|journal=Particle & Particle Systems Characterization|volum=31|număr=7|pagini=751–756|doi=10.1002/ppsc.201300346}}</ref>

=== Fabricarea punctelor cuantice ===
Punctele cuantice pot fi fabricate folosind mai multe metode, inclusiv electrozi externi, doping,<ref name="PettaJohnsonTaylor2005">{{Citat revistă|nume=Petta|nume2=Johnson|nume3=Taylor|nume4=Laird|nume5=Yacoby|nume6=Lukin|nume7=Marcus|nume8=Hanson|nume9=Gossard|prenume=J. R.|prenume2=A. C.|prenume3=J. M.|prenume4=E. A.|prenume5=A.|prenume6=M. D.|prenume7=C. M.|prenume8=M. P.|prenume9=A. C.|dată=30 September 2005|titlu=Coherent Manipulation of Coupled Electron Spins in Semiconductor Quantum Dots|journal=Science|volum=309|număr=5744|pagini=2180–2184|issn=0036-8075|pmid=16141370|bibcode=2005Sci...309.2180P|doi=10.1126/science.1116955}}</ref> tensiune sau impurități.<ref name="BrannyKumarProux2017">{{Citat revistă|nume=Branny|nume2=Kumar|nume3=Proux|nume4=Gerardot|prenume=Artur|prenume2=Santosh|prenume3=Raphaël|prenume4=Brian D|dată=22 May 2017|titlu=Deterministic strain-induced arrays of quantum emitters in a two-dimensional semiconductor|journal=Nature Communications|volum=8|număr=1|pagină=15053|pmid=28530219|pmc=5458118|bibcode=2017NatCo...815053B|doi=10.1038/ncomms15053}}</ref> Punctele cuantice autoasamblate au de obicei dimensiuni între 5 și 50 nm, în timp ce cele definite [[Fotolitografie|litografic]] sau prin gravare pe gaze bidimensionale pot avea dimensiuni laterale între 20 și 100 nm.

* Un exemplu de structură nucleu-înveliș este reprezentat de punctele cuantice [[Seleniură de cadmiu|CdSe]] sau PbS/[[sulfură de zinc|ZnS]]. Pasivizarea suprafeței prin învelișuri sub-monostrat este o tehnică eficientă pentru îmbunătățirea proprietăților optoelectronice și stabilitatea punctelor cuantice.<ref>{{Citat revistă|nume=Clark|nume2=Radtke|nume3=Pengpad|nume4=Williamson|nume5=Spencer|nume6=Hardman|nume7=Neo|nume8=Fairclough|nume9=Watt|prenume=Pip|prenume2=Hanna|prenume3=Atip|prenume4=Andrew|prenume5=Ben|prenume6=Samantha|prenume7=Darren|prenume8=Simon|prenume9=Andrew|an=2017|titlu=The Passivating Effect of Cadmium in PbS / CdS Colloidal Quantum Dot Solar Cells Probed by nm-Scale Depth Profiling|journal=Nanoscale|volum=9|număr=18|pagini=6056–6067|pmid=28443889|doi=10.1039/c7nr00672a|display-authors=8}}</ref>
* Punctele cuantice apar uneori spontan în structuri de [[Puțul cuantic|puțuri cuantice]] din cauza fluctuațiilor de monostrat în grosimea puțului.

[[Fișier:Gaas_inas_quantum_dot.jpg|miniatura| Imagine [[Microscopia electronică cu transmisie cu scanare|cu microscopia electronică de transmisie cu scanare]] la rezoluție atomică a unui punct cuantic de [[Arseniura de indiu galiu|arseniură de galiu indiu]] ({{Chem|In|Ga|As}}) îngropat în [[Arseniura de galiu|arseniură de galiu]] ({{Chem|Ga|As}})]]

* '''Punctele cuantice autoasamblate''' se formează spontan în anumite condiții, în special în timpul tehnicilor de [[Epitaxia fasciculului molecular|epitaxie cu fascicul molecular]] (MBE) și [[Epitaxie metalorganică în fază de vapori|epitaxie din vapori organici metalici]] (MOVPE). Aceste metode implică creșterea unui material pe un substrat cu o nepotrivire de rețea, ceea ce generează tensiuni și determină formarea insulelor tridimensionale pe un strat subțire bidimensional ([[strat de umectare]]). Această metodă de creștere este cunoscută sub denumirea de [[Creșterea Stranski–Krastanov|creștere Stranski-Krastanov]].<ref name="stranski_krastanov">{{Citat revistă|nume=Stranski|nume2=Krastanow|prenume=Ivan N.|prenume2=Lubomir|an=1938|titlu=Zur Theorie der orientierten Ausscheidung von Ionenkristallen aufeinander|titlu_trad=On the theory of oriented precipitation of ionic crystals upon each other|journal=Abhandlungen der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Klasse IIb. Akademie der Wissenschaften Wien|volum=146|pagini=797–810|language=de|doi=10.1007/BF01798103}}</ref> Insulele formate pot fi îngropate sub un alt material pentru a forma puncte cuantice. De exemplu, punctele cuantice de [[Arseniura de indiu galiu|arseniură de galiu indiu]] ({{Chem|In|Ga|As}}) crescute pe substraturi de [[Arseniura de galiu|arseniură de galiu]] ({{Chem|Ga|As}}) sunt utilizate<ref name="LeonardPond1994">{{Citat revistă|nume=Leonard|nume2=Pond|nume3=Petroff|prenume=D.|prenume2=K.|prenume3=P. M.|an=1994|titlu=Critical layer thickness for self-assembled InAs islands on GaAs|journal=Physical Review B|volum=50|număr=16|pagini=11687–11692|issn=0163-1829|pmid=9975303|bibcode=1994PhRvB..5011687L|doi=10.1103/PhysRevB.50.11687}}</ref> pentru aplicații precum [[Criptare cuantică|criptarea cuantică]] ([[Sursă cu un singur foton cu punct cuantic|surse de fotoni unici]]) și [[computația cuantică|calculul cuantic]]. Dezavantajele principale ale acestei metode includ costurile ridicate de fabricație și lipsa controlului precis asupra poziționării punctelor cuantice individuale.
* '''Punctele cuantice laterale''' sunt create în gaze electronice bidimensionale sau de goluri, aflate în puțuri cuantice dopate la distanță sau în heterostructuri semiconductoare. Suprafața mostrei este acoperită cu un strat subțire de rezist, urmat de [[Litografia cu fascicul de electroni|litografie cu fascicul de electroni]] pentru a defini un model lateral. Acest model este transferat către gazul de electroni sau de goluri prin gravare sau depunerea electrozilor metalici. Aceste puncte cuantice sunt studiate în special pentru transportul electronic sau de goluri și pentru utilizarea lor ca [[Spin qubit computer cuantic|'''qubiți de spin''']].<ref name="YonedaTakedaOtsuka2017">{{Citat revistă|nume=Yoneda|nume2=Takeda|nume3=Otsuka|nume4=Nakajima|nume5=Delbecq|nume6=Allison|nume7=Honda|nume8=Kodera|nume9=Oda|prenume=Jun|prenume2=Kenta|prenume3=Tomohiro|prenume4=Takashi|prenume5=Matthieu R.|prenume6=Giles|prenume7=Takumu|prenume8=Tetsuo|prenume9=Shunri|dată=18 December 2017|titlu=A quantum-dot spin qubit with coherence limited by charge noise and fidelity higher than 99.9%|journal=Nature Nanotechnology|volum=13|număr=2|pagini=102–106|issn=1748-3387|pmid=29255292|doi=10.1038/s41565-017-0014-x}}</ref> Un avantaj major al acestui tip de puncte cuantice este că spectrul lor de energie poate fi proiectat prin ajustarea dimensiunii geometrice, formei și forței potențialului aplicat prin electrozii de poartă.
* '''Punctele cuantice pe bază de tehnologie [[Semiconductor metal-oxid complementar|CMOS]]''' (semiconductori metal-oxid complementar) pot fi fabricate din siliciu. Tranzistorii CMOS ultra-mici (20 nm × 20 nm) se comportă ca puncte cuantice individuale la temperaturi criogenice, între -269 °C (4 [[Kelvin|K]]) și -258 °C (15 [[Kelvin|K]]). Aceste tranzistoare prezintă blocaj Coulomb, unde electronii sau golurile sunt injectate în mod discret în canalul tranzistorului, controlat de tensiunea de poartă.<ref>{{Citat revistă|nume=Turchetti|nume2=Homulle|nume3=Sebastiano|nume4=Ferrari|nume5=Charbon|nume6=Prati|prenume=Marco|prenume2=Harald|prenume3=Fabio|prenume4=Giorgio|prenume5=Edoardo|prenume6=Enrico|an=2015|titlu=Tunable single hole regime of a silicon field effect transistor in standard CMOS technology|journal=Applied Physics Express|volum=9|număr=11|pagină=014001|doi=10.7567/APEX.9.014001}}</ref>

=== Asamblare virală ===
'''Asamblarea virală''' folosește virusuri bacteriofage [[Inginerie genetică|modificate genetic]], precum [[Enterobacteria phage M13|M13]], pentru a crea structuri [[Biocompozit|biocompozite]] de puncte cuantice.<ref name="pmid11988570">{{Citat revistă|nume=Lee|nume2=Mao|nume3=Flynn|nume4=Belcher|prenume=S. W.|prenume2=C.|prenume3=C. E.|prenume4=A. M.|an=2002|titlu=Ordering of quantum dots using genetically engineered viruses|journal=Science|volum=296|număr=5569|pagini=892–895|pmid=11988570|bibcode=2002Sci...296..892L|doi=10.1126/science.1068054}}</ref> Virusurile pot recunoaște suprafețe [[Semiconductor|semiconductoare]] specifice, iar forma lor cristalină lichidă poate fi ajustată prin controlul concentrațiilor și condițiilor de soluție.<ref name="pmid10864319">{{Citat revistă|nume=Whaley|nume2=English|nume3=Hu|nume4=Barbara|nume5=Belcher|prenume=S. R.|prenume2=D. S.|prenume3=E. L.|prenume4=P. F.|prenume5=A. M.|an=2000|titlu=Selection of peptides with semiconductor binding specificity for directed nanocrystal assembly|journal=Nature|volum=405|număr=6787|pagini=665–668|pmid=10864319|bibcode=2000Natur.405..665W|doi=10.1038/35015043}}</ref>Această metodă permite crearea de '''pelicule autoasamblate''' din virusuri și materiale anorganice, precum ZnS.

=== Asamblarea electrochimică ===
'''Asamblarea electrochimică''' implică crearea unor șabloane prin reacții ionice la interfața electrolit-metal, conducând la autoasamblarea nanostructurilor, inclusiv a punctelor cuantice, care pot fi gravate pe un substrat pentru aplicații.{{Citation needed|date=July 2021}}

=== Fabricare în masă ===
Fabricarea punctelor cuantice în cantități mari se bazează pe '''injecția duală la temperatură înaltă''', metodă folosită de companii pentru a produce sute de kilograme până la tone de puncte cuantice. Această metodă poate fi aplicată pentru o gamă largă de dimensiuni și compoziții ale punctelor cuantice. În plus, o tehnologie alternativă numită '''procesul de semănat molecular''' permite o producție reproductibilă de puncte cuantice de înaltă calitate la scară largă, fără a necesita injecția la temperaturi înalte, prin utilizarea de molecule identice ca situri de nucleație.<ref>{{Citat revistă|nume=Jawaid|nume2=Chattopadhyay|nume3=Wink|nume4=Page|nume5=Snee|prenume=A. M.|prenume2=S.|prenume3=D. J.|prenume4=L. E.|prenume5=P. T.|an=2013|titlu=Cluster-Seeded Synthesis of Doped CdSe:Cu<sub>4</sub> Quantum Dots|journal=ACS Nano|volum=7|număr=4|pagini=3190–3197|pmid=23441602|doi=10.1021/nn305697q}}</ref>

O altă metodă pentru producția în masă este '''sinteza într-un [[Chimia fluxului|sistem de flux]] continuu''', care a fost ajustată pentru a produce kilograme de nanoparticule semiconductoare bazate pe CdSe.<ref>{{Citat web|url=http://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=3473|nume=Soutter|titlu=Continuous Flow Synthesis Method for Fluorescent Quantum Dots|date=30 May 2013|accessdate=19 July 2015|first1=Will|lucrare=AZo Nano}}</ref><ref>{{Citat știre|title=Quantum materials corp achieves milestone in High Volume Production of Quantum Dots|url=http://www.flowid.nl/news/index.html#20110627|nume=Quantum Materials Corporation and the Access2Flow Consortium|accessdate=7 July 2011|archiveurl=https://web.archive.org/web/20150210032452/http://flowid.nl/news/index.html#20110627|archivedate=10 February 2015|an=2011}}</ref><ref>{{Citat știre|title=Nanoco and Dow tune in for sharpest picture yet|url=http://www.thetimes.co.uk/tto/business/industries/technology/article4217122.ece|data=25 September 2014|accessdate=9 May 2015|journal=The Times}}</ref><ref>{{Citat știre|title=LG Electronics Partners with Dow to Commercialize LGs New Ultra HD TV with Quantum Dot Technology|url=http://www.mfrtech.com/news/lg_electronics_partners_with_dow_to_commercialize_lgs_new_ultra_hd_tv_with_quantum_dot_technology|nume=MFTTech|data=24 March 2015|accessdate=9 May 2015|archiveurl=https://web.archive.org/web/20150518092859/http://www.mfrtech.com/news/lg_electronics_partners_with_dow_to_commercialize_lgs_new_ultra_hd_tv_with_quantum_dot_technology|archivedate=18 May 2015}}</ref>

=== Puncte cuantice fără metale grele ===
Datorită reglementărilor stricte privind utilizarea [[Metal greu toxic|metalelor grele]], au fost dezvoltate '''puncte cuantice fără''' [[cadmiu|'''cadmiu''']], care oferă emisii luminoase în regiunea vizibilă și aproape infraroșie. Printre aceste materiale se numără '''InP/ZnS, CuInS/ZnS''', precum și materiale pe bază de [[Siliciu|'''Si''']]''', [[Germaniu|Ge]]''' și [[Punct cuantic de carbon|'''C''']].<ref>{{Citat revistă|nume=Hauser|nume2=Zhang|prenume=Charlotte A. E.|prenume2=Shuguang|dată=2010|titlu=Peptides as biological semiconductors|journal=Nature|volum=468|număr=7323|pagini=516–517|pmid=21107418|bibcode=2010Natur.468..516H|doi=10.1038/468516a}}</ref>

Aceste progrese au permis companiilor să producă în masă puncte cuantice fără cadmiu pentru afișaje electronice, cum ar fi [[Televizor|televizoare]] și [[Calculator tabletă|tablete]], în colaborare cu mari producători de electronice.

== Sănătate și siguranță ==
{{Articol principal|Riscurile pentru sănătate și siguranță ale nanomaterialelor|Nanotoxicologie
}}
Unele puncte cuantice prezintă riscuri pentru sănătatea umană și mediu în anumite condiții.<ref name=":0">{{Citat revistă|nume=Hardman|prenume=R.|an=2006|titlu=A Toxicologic Review of Quantum Dots: Toxicity Depends on Physicochemical and Environmental Factors|journal=Environmental Health Perspectives|volum=114|număr=2|pagini=165–172|pmid=16451849|pmc=1367826|doi=10.1289/ehp.8284}}</ref><ref name="state">{{Citat revistă|nume=Pelley|nume2=Daar|nume3=Saner|prenume=J. L.|prenume2=A. S.|prenume3=M. A.|an=2009|titlu=State of Academic Knowledge on Toxicity and Biological Fate of Quantum Dots|journal=Toxicological Sciences|volum=112|număr=2|pagini=276–296|pmid=19684286|pmc=2777075|doi=10.1093/toxsci/kfp188}}</ref><ref name=":1">{{Citat revistă|nume=Tsoi|nume2=Dai|nume3=Alman|nume4=Chan|prenume=Kim M.|prenume2=Qin|prenume3=Benjamin A.|prenume4=Warren C. W.|dată=19 March 2013|titlu=Are Quantum Dots Toxic? Exploring the Discrepancy Between Cell Culture and Animal Studies|journal=Accounts of Chemical Research|volum=46|număr=3|pagini=662–671|pmid=22853558|doi=10.1021/ar300040z}}</ref> În mod notabil, studiile asupra toxicității punctelor cuantice s-au concentrat în principal pe particule care conțin [[cadmiu]] însă efectele acestora nu au fost pe deplin demonstrate în modelele animale la doze fiziologic relevante.<ref name=":1" /> Studiile [[in vitro]], bazate pe culturi celulare, sugerează că toxicitatea punctelor cuantice (QD) poate deriva din mai mulți factori, inclusiv caracteristicile lor [[Chimie fizică|fizico-chimice]] (dimensiune, formă, compoziție, grupuri funcționale de suprafață și sarcini de suprafață) și interacțiunea cu mediul. Evaluarea toxicității lor este complexă deoarece include factori precum dimensiunea, [[Sarcină electrică|sarcina electrică]], concentrația, compoziția chimică, stabilitatea oxidativă, mecanică și fotolitică.<ref name=":0" />

Multe studii s-au concentrat pe mecanismele de [[citotoxicitate]] ale punctelor cuantice, utilizând culturi celulare model. După expunerea la [[Raze ultraviolete|radiații ultraviolete]] sau oxidare în prezența aerului, s-a demonstrat că punctele cuantice CdSe eliberează ioni de cadmiu, ceea ce poate cauza moarte celulară.<ref>{{Citat revistă|nume=Derfus|nume2=Chan|nume3=Bhatia|prenume=Austin M.|prenume2=Warren C. W.|prenume3=Sangeeta N.|dată=January 2004|titlu=Probing the Cytotoxicity of Semiconductor Quantum Dots|journal=Nano Letters|volum=4|număr=1|pagini=11–18|pmid=28890669|pmc=5588688|bibcode=2004NanoL...4...11D|doi=10.1021/nl0347334}}</ref> Punctele cuantice din grupa II–VI au fost, de asemenea, raportate că induc formarea [[Specie reactivă de oxigen|speciilor reactive de oxigen]] (ROS) în urma expunerii la lumină, care pot deteriora proteinele, lipidele și ADN-ul.<ref>{{Citat revistă|nume=Liu|nume2=Zhang|nume3=Wang|nume4=Qu|nume5=Zhang|nume6=Hong|nume7=Yuan|nume8=Huang|nume9=Wang|prenume=Wei|prenume2=Shuping|prenume3=Lixin|prenume4=Chen|prenume5=Changwen|prenume6=Lei|prenume7=Lin|prenume8=Zehao|prenume9=Zhe|dată=29 September 2011|titlu=CdSe Quantum Dot (QD)-Induced Morphological and Functional Impairments to Liver in Mice|journal=PLOS ONE|volum=6|număr=9|pagină=e24406|pmid=21980346|pmc=3182941|bibcode=2011PLoSO...624406L|doi=10.1371/journal.pone.0024406}}</ref> Totuși, s-a demonstrat că adăugarea unui strat de ZnS pe QD-urile de CdSe reduce formarea speciilor reactive de oxigen, diminuând astfel toxicitatea. În interiorul celulelor, QD-urile pot fi concentrate în organite inaccesibile ionilor metalici, ceea ce duce la modele unice de citotoxicitate față de ionii metalici în sine.<ref>{{Citat revistă|nume=Parak|nume2=Boudreau|nume3=Le Gros|nume4=Gerion|nume5=Zanchet|nume6=Micheel|nume7=Williams|nume8=Alivisatos|nume9=Larabell|prenume=W. J.|prenume2=R.|prenume3=M.|prenume4=D.|prenume5=D.|prenume6=C. M.|prenume7=S. C.|prenume8=A. P.|prenume9=C.|dată=18 June 2002|titlu=Cell Motility and Metastatic Potential Studies Based on Quantum Dot Imaging of Phagokinetic Tracks|url=https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc780765/|journal=Advanced Materials|volum=14|număr=12|pagini=882–885|bibcode=2002AdM....14..882P|doi=10.1002/1521-4095(20020618)14:12<882::AID-ADMA882>3.0.CO;2-Y}}</ref> Unele studii au raportat prezența punctelor cuantice în nucleul celular,<ref>{{Citat revistă|nume=Green|nume2=Howman|prenume=Mark|prenume2=Emily|an=2005|titlu=Semiconductor quantum dots and free radical induced DNA nicking|journal=Chemical Communications|număr=1|pagini=121–123|pmid=15614393|doi=10.1039/b413175d}}</ref> ceea ce ridică îngrijorări privind potențialul de a induce mutații ADN, cu efecte pe termen lung.

Chiar dacă studii in vivo au demonstrat concentrarea punctelor cuantice în anumite organite, nu s-au observat modificări în comportamentul animalelor, greutatea acestora, markerii hematologici sau deteriorări la nivelul organelor. Aceste descoperiri sugerează că doza intracelulară este un factor determinant important în toxicitatea QD-urilor. Excreția lor prin urină a fost demonstrată în modele animale injectate cu QD-uri CdSe învelite cu ZnS.<ref>{{Citat revistă|nume=Hauck|nume2=Anderson|nume3=Fischer|nume4=Newbigging|nume5=Chan|prenume=T. S.|prenume2=R. E.|prenume3=H. C.|prenume4=S.|prenume5=W. C. W.|an=2010|titlu=In vivo Quantum-Dot Toxicity Assessment|journal=Small|volum=6|număr=1|pagini=138–144|pmid=19743433|doi=10.1002/smll.200900626}}</ref> Deși multe studii raportează retenția punctelor cuantice în celule , procesul de exocitoză al acestora este încă puțin studiat.<ref name="auto1">{{Citat revistă|nume=Tsoi|nume2=Dai|nume3=Alman|nume4=Chan|prenume=Kim M.|prenume2=Qin|prenume3=Benjamin A.|prenume4=Warren C. W.|dată=19 March 2013|titlu=Are Quantum Dots Toxic? Exploring the Discrepancy Between Cell Culture and Animal Studies|journal=Accounts of Chemical Research|volum=46|număr=3|pagini=662–671|pmid=22853558|doi=10.1021/ar300040z}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Fischer|nume2=Hauck|nume3=Gómez-Aristizábal|nume4=Chan|prenume=Hans C.|prenume2=Tanya S.|prenume3=Alejandro|prenume4=Warren C. W.|dată=18 June 2010|titlu=Exploring Primary Liver Macrophages for Studying Quantum Dot Interactions with Biological Systems|journal=Advanced Materials|volum=22|număr=23|pagini=2520–2524|pmid=20491094|bibcode=2010AdM....22.2520F|doi=10.1002/adma.200904231}}</ref>

În ciuda progreselor semnificative în cercetarea toxicității punctelor cuantice, există încă mari discrepanțe în [[literatură]], iar multe întrebări rămân fără răspuns. Diversitatea acestei clase de materiale face evaluarea toxicității lor extrem de provocatoare. În plus, toxicitatea punctelor cuantice poate varia în funcție de factori de mediu, precum pH-ul, expunerea la lumină și tipul de celule utilizate, astfel că metodele tradiționale de evaluare a [[Toxicitate|toxicității]], precum [[Doză letală|LD<sub>50</sub>]], nu se aplică eficient pentru aceste nanomateriale.<ref name="auto1"/> Cercetătorii lucrează la adaptarea metodelor existente și la dezvoltarea unor strategii pentru proiectarea de puncte cuantice mai sigure, printre care se numără recent descoperitele [[Punct cuantic de carbon|puncte cuantice de carbon]], care ar putea înlocui punctele cuantice semiconductoare și care au o toxicitate mult redusă.

== Proprietăți optice ==
[[Fișier:CdTe_PlasmaChem_spectra-en.svg|miniatura| Spectre de fluorescență ale punctelor cuantice CdTe de diferite dimensiuni. Punctele cuantice de dimensiuni diferite emit lumină de diferite culori datorită confinării cuantice.]]
Punctele cuantice sunt deosebit de interesante pentru comunitatea științifică datorită proprietăților lor optice unice, în special ajustabilitatea breșei de bandă interzisă. Când un electron este excitat la banda de conducție, lasă în urmă o vacanță în banda de valență, cunoscută ca [[Gol (fizică)|gol]]. Aceste sarcini opuse sunt legate prin interacții Coulombice și formează un exciton. Într-o nanostructură de dimensiuni comparabile cu raza Bohr a excitonului, excitonul este restricționat, ceea ce determină o creștere a breșei de bandă interzisă a materialului. Această dependență poate fi descrisă de modelul Brus.<ref>{{Citat revistă|nume=Bera|nume2=Qian|nume3=Tseng|nume4=Holloway|prenume=Debasis|prenume2=Lei|prenume3=Teng-Kuan|prenume4=Paul H.|dată=24 March 2010|titlu=Quantum Dots and Their Multimodal Applications: A Review|journal=Materials|volum=3|număr=4|pagini=2260–2345|bibcode=2010Mate....3.2260B|doi=10.3390/ma3042260}}</ref>

[[Fișier:Exciton_energy_levels.jpg|alt=the figure is a simplified representation showing the excited electron and the hole in an exciton entity and the corresponding energy levels. The total energy involved can be seen as the sum of the band gap energy, the energy involved in the Coulomb attraction in the exciton, and the confinement energies of the excited electron and the hole|figura este o reprezentare simplificată care arată electronul excitat și gaura dintr-o entitate de exciton și nivelurile de energie corespunzătoare. Energia totală implicată poate fi văzută ca suma energiei band gap, a energiei implicate în atracția Coulomb în exciton și a energiilor de izolare ale electronului excitat și ale găurii.]]

Deoarece energia de restricționare depinde de dimensiunea punctului cuantic, atât [[absorbție|absorbția]], cât și emisia de [[fluorescență]] pot fi reglate modificând dimensiunea punctului în timpul sintezei. Punctele cuantice mai mari emit lumină [[culoare spectrală|roșie]] (energie mai mică), în timp ce cele mai mici emit lumină [[culoare spectrală|albastră]] (energie mai mare).<ref>{{Citat revistă|nume=Van Driel|prenume=A. F.|an=2005|titlu=Frequency-Dependent Spontaneous Emission Rate from CdSe and CdTe Nanocrystals: Influence of Dark States|urlarhivă=https://web.archive.org/web/20190502102306/http://cops.tnw.utwente.nl/pdf/05/PHYSICAL%20REVIEW%20LETTERS%2095%20236804%20(2005).pdf|url=http://cops.tnw.utwente.nl/pdf/05/PHYSICAL%20REVIEW%20LETTERS%2095%20236804%20(2005).pdf|journal=Physical Review Letters|volum=95|număr=23|pagină=236804|pmid=16384329|bibcode=2005PhRvL..95w6804V|doi=10.1103/PhysRevLett.95.236804|access-date=16 September 2007|archive-date=2 May 2019}}</ref> Durata de viață a fluorescenței este de asemenea influențată de dimensiune: punctele cuantice mai mari au nivele de energie mai apropiate și permit perechilor electron-gol să persiste mai mult.

Pentru a îmbunătăți [[Randament cuantic|randamentul cuantic]] al fluorescenței, punctele cuantice pot fi acoperite cu un material semiconductor cu o breșă de bandă mai mare, ceea ce reduce accesul la căile de recombinare non-radiativă și diminuează [[Recombinarea melcului|recombinarea Auger]].

== Aplicații ==
'''Punctele cuantice''' sunt considerate promițătoare pentru diverse aplicații optice datorită [[Indice de refracție|coeficientului lor mare de extincție optică]]<ref>{{Citat revistă|nume=Leatherdale|nume2=Woo|nume3=Mikulec|nume4=Bawendi|prenume=C. A.|prenume2=W.-K.|prenume3=F. V.|prenume4=M. G.|an=2002|titlu=On the Absorption Cross Section of CdSe Nanocrystal Quantum Dots|journal=The Journal of Physical Chemistry B|volum=106|număr=31|pagini=7619–7622|doi=10.1021/jp025698c}}</ref> și a capacității lor de a răspunde rapid la schimbările în câmpul electromagnetic, cu potențial în dezvoltarea sistemelor complet optice. Aceste proprietăți includ și nelinearități optice ultrarapide, făcându-le potrivite pentru dispozitivele de comunicații optice.<ref>{{Citat revistă|nume=Torres Torres|nume2=López Suárez|nume3=Can Uc|nume4=Rangel Rojo|nume5=Tamayo Rivera|nume6=Oliver|prenume=C.|prenume2=A.|prenume3=B.|prenume4=R.|prenume5=L.|prenume6=A.|dată=24 July 2015|titlu=Collective optical Kerr effect exhibited by an integrated configuration of silicon quantum dots and gold nanoparticles embedded in ion-implanted silica|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-4484/26/29/295701|journal=Nanotechnology|volum=26|număr=29|pagină=295701|issn=0957-4484|pmid=26135968|bibcode=2015Nanot..26C5701T|doi=10.1088/0957-4484/26/29/295701}}</ref> De asemenea, funcționează ca [[tranzistor cu un singur electron|tranzistoare cu un singur electron]], manifestând fenomenul de [[Blocada Coulomb|blocare Coulombică]]. În plus, punctele cuantice au fost propuse ca soluții pentru implementarea [[Qubit|qubiților]] în [[informatică cuantică|procesarea informației cuantice]],<ref>{{Citat revistă|nume=Loss|nume2=DiVincenzo|prenume=D.|prenume2=D. P.|dată=January 1997|data-publicării=1998|titlu=Quantum computation with quantum dots|journal=Physical Review A|volum=57|număr=1|pagină=120|bibcode=1998PhRvA..57..120L|doi=10.1103/PhysRevA.57.120}}</ref> dar și ca elemente active în dispozitive termoelectrice.<ref>{{Citat revistă|nume=Yazdani|nume2=Pettes|prenume=Sajad|prenume2=Michael Thompson|dată=26 October 2018|titlu=Nanoscale self-assembly of thermoelectric materials: a review of chemistry-based approaches|url=http://stacks.iop.org/0957-4484/29/i=43/a=432001?key=crossref.43d640c436a1da68b96dfc52566c2a26|journal=Nanotechnology|volum=29|număr=43|pagină=432001|issn=0957-4484|pmid=30052199|bibcode=2018Nanot..29Q2001Y|doi=10.1088/1361-6528/aad673}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Bux|nume2=Fleurial|nume3=Kaner|prenume=Sabah K.|prenume2=Jean-Pierre|prenume3=Richard B.|dată=2010|titlu=Nanostructured materials for thermoelectric applications|journal=Chemical Communications|volum=46|număr=44|pagini=8311–8324|language=en|issn=1359-7345|pmid=20922257|doi=10.1039/c0cc02627a}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Zhao|nume2=Dyck|nume3=Burda|prenume=Yixin|prenume2=Jeffrey S.|prenume3=Clemens|dată=2011|titlu=Toward high-performance nanostructured thermoelectric materials: the progress of bottom-up solution chemistry approaches|url=https://collected.jcu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1004&context=phys-facpub|journal=Journal of Materials Chemistry|volum=21|număr=43|pagină=17049|language=en|issn=0959-9428|doi=10.1039/c1jm11727k}}</ref>

'''Dimensiunea ajustabilă''' a punctelor cuantice este deosebit de atractivă pentru numeroase aplicații. De exemplu, punctele cuantice mai mari au emisii spectrale deplasate către roșu, în timp ce cele mai mici emit în spectrul albastru. Particulele mai mici pot valorifica efecte cuantice mai subtile, precum cuantificarea electronilor și a golurilor (deficitului de electroni).
[[Fișier:Achermann7RED.jpg|dreapta|miniatura| Un dispozitiv care produce [[Lumină|lumină vizibilă]], prin transfer de energie de la straturi subțiri de puțuri cuantice la cristale deasupra straturilor.<ref>{{Citat revistă|nume=Achermann|nume2=Petruska|nume3=Smith|nume4=Koleske|nume5=Klimov|prenume=M.|prenume2=M. A.|prenume3=D. L.|prenume4=D. D.|prenume5=V. I.|an=2004|titlu=Energy-transfer pumping of semiconductor nanocrystals using an epitaxial quantum well|journal=Nature|volum=429|număr=6992|pagini=642–646|pmid=15190347|bibcode=2004Natur.429..642A|doi=10.1038/nature02571}}</ref>]]
Deoarece sunt '''structuri''' [[Spațiu zerodimensional|'''zerodimensionale''']], punctele cuantice au o [[Densitatea stărilor|densitate a stărilor]] mai pronunțată decât structurile de dimensiuni mai mari, cum ar fi firele cuantice sau foliile. Acest lucru contribuie la proprietățile lor superioare de transport și la performanțele lor optice, făcându-le utile în domenii precum [[Diodă laser|diodele laser]], amplificatoarele optice și senzorii biologici.<ref>{{Citat revistă|nume=Chern|nume2=Kays|nume3=Bhuckory|nume4=Dennis|prenume=Margaret|prenume2=Joshua C.|prenume3=Shashi|prenume4=Allison M.|dată=24 January 2019|titlu=Sensing with photoluminescent semiconductor quantum dots|journal=Methods and Applications in Fluorescence|volum=7|număr=1|pagină=012005|issn=2050-6120|pmid=30530939|pmc=7233465|bibcode=2019MApFl...7a2005C|doi=10.1088/2050-6120/aaf6f8}}</ref> În plus, punctele cuantice pot fi integrate cu '''nanoparticule de aur''', unde acestea sunt excitate de câmpuri electromagnetice locale, amplificând efectele optice precum fotoluminiscența. Aceste proprietăți le fac ideale pentru aplicații de codificare optică și multiplexare datorită excitației lor largi și spectrelor de emisie înguste și simetrice.

'''Nanocristalele de CdSe''' s-au dovedit a fi fotosensibilizatori eficienți pentru stările de triplet ale moleculelor.<ref name="MonginC2016">{{Citat revistă|nume=Mongin|nume2=Garakyaraghi|nume3=Razgoniaeva|nume4=Zamkov|nume5=Castellano|prenume=C.|prenume2=S.|prenume3=N.|prenume4=M.|prenume5=F. N.|an=2016|titlu=Direct observation of triplet energy transfer from semiconductor nanocrystals|journal=Science|volum=351|număr=6271|pagini=369–372|pmid=26798011|bibcode=2016Sci...351..369M|doi=10.1126/science.aad6378}}</ref> Aceasta permite extracția energiei din punctele cuantice și transferul ei în soluții lichide, ceea ce deschide noi posibilități în aplicații precum terapia fotodinamică, celulele fotovoltaice și cataliză.

=== Biologie ===
În biologie, punctele cuantice s-au dovedit a fi superioare [[Colorant|coloranților]] fluorescenți organici tradiționali datorită luminozității ridicate și stabilității [[Fotoalbirea|fotodegradative]], fiind de 20 de ori mai strălucitoare și de 100 de ori mai stabile decât raportorii fluorescenți tradiționali.<ref name="Walling2009">{{Citat revistă|nume=Walling|nume2=Novak|prenume=M. A.|prenume2=Shepard|dată=February 2009|titlu=Quantum Dots for Live Cell and In Vivo Imaging|journal=International Journal of Molecular Sciences|volum=10|număr=2|pagini=441–491|pmid=19333416|pmc=2660663|doi=10.3390/ijms10020441}}</ref> Totuși, [[Intermitența fluorescenței|clipirea neregulată]] (intermitența luminozității) este un dezavantaj. Recent, s-au dezvoltat puncte cuantice fără acest comportament, făcându-le utile în '''urmărirea particulelor unice'''.<ref>{{Citat revistă|nume=Michalet|nume2=Pinaud|nume3=Bentolila|nume4=Tsay|nume5=Doose|nume6=Li|nume7=Sundaresan|nume8=Wu|nume9=Gambhir|prenume=X.|prenume2=F. F.|prenume3=L. A.|prenume4=J. M.|prenume5=S.|prenume6=J. J.|prenume7=G.|prenume8=A. M.|prenume9=S. S.|an=2005|titlu=Quantum Dots for Live Cells, in Vivo Imaging, and Diagnostics|journal=Science|volum=307|număr=5709|pagini=538–544|pmid=15681376|pmc=1201471|bibcode=2005Sci...307..538M|doi=10.1126/science.1104274}}</ref><ref>{{Citat carte|prenume=Juan Carlos|nume=Stockert|prenume2=Alfonso|nume2=Blázquez Castro|capitol=Chapter 18: Luminescent Solid-State Markers|pagini=606–641|titlu=Fluorescence Microscopy in Life Sciences|url-capitol=https://ebooks.benthamscience.com/book/9781681085180/|data-accesării=24 December 2017|an=2017|editură=Bentham Science Publishers|isbn=978-1-68108-519-7}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Marchuk|nume2=Guo|nume3=Sun|nume4=Vela|nume5=Fang|prenume=K.|prenume2=Y.|prenume3=W.|prenume4=J.|prenume5=N.|an=2012|titlu=High-Precision Tracking with Non-blinking Quantum Dots Resolves Nanoscale Vertical Displacement|url=http://lib.dr.iastate.edu/chem_pubs/134|journal=Journal of the American Chemical Society|volum=134|număr=14|pagini=6108–6111|pmid=22458433|doi=10.1021/ja301332t}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Lane|nume2=Smith|nume3=Lian|nume4=Nie|prenume=L. A.|prenume2=A. M.|prenume3=T.|prenume4=S.|an=2014|titlu=Compact and Blinking-Suppressed Quantum Dots for Single-Particle Tracking in Live Cells|journal=The Journal of Physical Chemistry B|volum=118|număr=49|pagini=14140–14147|pmid=25157589|pmc=4266335|doi=10.1021/jp5064325}}</ref>

Punctele cuantice sunt utilizate în '''imagistica celulară''' datorită fotostabilității lor și capacității de a obține imagini detaliate de înaltă rezoluție.<ref>{{Citat revistă|nume=Spie|an=2014|titlu=Paul Selvin Hot Topics presentation: New Small Quantum Dots for Neuroscience|journal=SPIE Newsroom|doi=10.1117/2.3201403.17}}</ref> De asemenea, permit urmărirea în timp real a celulelor și moleculelor, oferind informații valoroase despre procesele biologice pe termen lung.<ref>{{Citat revistă|nume=Tokumasu|nume2=Fairhurst|nume3=Ostera|nume4=Brittain|nume5=Hwang|nume6=Wellems|nume7=Dvorak|prenume=F|prenume2=R. M.|prenume3=G. R.|prenume4=N. J.|prenume5=J.|prenume6=T. E.|prenume7=J. A.|dată=2005|titlu=Band 3 modifications in ''Plasmodium falciparum''-infected AA and CC erythrocytes assayed by autocorrelation analysis using quantum dots|journal=Journal of Cell Science|volum=118|număr=5|pagini=1091–1098|pmid=15731014|doi=10.1242/jcs.01662}}</ref> Pot fi legate de [[Anticorp|anticorpi]], [[streptavidină]], [[Peptidă|peptide]], [[Puncte cuantice funcționale cu ADN|ADN]] sau [[Ligand|liganzi]] specifici pentru a ținti [[Proteină|proteine]] sau celule specifice.<ref>{{Citat revistă|nume=Dahan|prenume=M.|an=2003|titlu=Diffusion Dynamics of Glycine Receptors Revealed by Single-Quantum Dot Tracking|journal=Science|volum=302|număr=5644|pagini=442–445|pmid=14564008|bibcode=2003Sci...302..442D|doi=10.1126/science.1088525}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Howarth|nume2=Liu|nume3=Puthenveetil|nume4=Zheng|nume5=Marshall|nume6=Schmidt|nume7=Wittrup|nume8=Bawendi|nume9=Ting|prenume=M.|prenume2=W.|prenume3=S.|prenume4=Y.|prenume5=L. F.|prenume6=M. M.|prenume7=K. D.|prenume8=M. G.|prenume9=A. Y.|an=2008|titlu=Monovalent, reduced-size quantum dots for imaging receptors on living cells|journal=Nature Methods|volum=5|număr=5|pagini=397–399|pmid=18425138|pmc=2637151|doi=10.1038/nmeth.1206}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Akerman|nume2=Chan|nume3=Laakkonen|nume4=Bhatia|nume5=Ruoslahti|prenume=M. E.|prenume2=W. C. W.|prenume3=P.|prenume4=S. N.|prenume5=E.|an=2002|titlu=Nanocrystal targeting in vivo|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences|volum=99|număr=20|pagini=12617–12621|pmid=12235356|pmc=130509|bibcode=2002PNAS...9912617A|doi=10.1073/pnas.152463399}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Farlow|nume2=Seo|nume3=Broaders|nume4=Taylor|nume5=Gartner|nume6=Jun|prenume=J.|prenume2=D.|prenume3=K. E.|prenume4=M. J.|prenume5=Z. J.|prenume6=Y. W.|an=2013|titlu=Formation of targeted monovalent quantum dots by steric exclusion|journal=Nature Methods|volum=10|număr=12|pagini=1203–1205|pmid=24122039|pmc=3968776|doi=10.1038/nmeth.2682}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Dwarakanath|nume2=Bruno|nume3=Shastry|nume4=Phillips|nume5=John|nume6=Kumar|nume7=Stephenson|prenume=S.|prenume2=J. G.|prenume3=A.|prenume4=T.|prenume5=A.|prenume6=A.|prenume7=L. D.|an=2004|titlu=Quantum dot-antibody and aptamer conjugates shift fluorescence upon binding bacteria|journal=Biochemical and Biophysical Research Communications|volum=325|număr=3|pagini=739–743|pmid=15541352|doi=10.1016/j.bbrc.2004.10.099}}</ref><ref name="ZherebetskyyD2014">{{Citat revistă|nume=Zherebetskyy|nume2=Scheele|nume3=Zhang|nume4=Bronstein|nume5=Thompson|nume6=Britt|nume7=Salmeron|nume8=Alivisatos|nume9=Wang|prenume=D.|prenume2=M.|prenume3=Y.|prenume4=N.|prenume5=C.|prenume6=D.|prenume7=M.|prenume8=P.|prenume9=L.-W.|an=2014|titlu=Hydroxylation of the surface of PbS nanocrystals passivated with oleic acid|url=http://www.escholarship.org/uc/item/6p2408jt|journal=Science|volum=344|număr=6190|pagini=1380–1384|pmid=24876347|bibcode=2014Sci...344.1380Z|doi=10.1126/science.1252727}}</ref> Au fost observate și în studiile in vivo în ganglionii limfatici ai șoarecilor timp de peste patru luni.<ref name="Ballou2004">{{Citat revistă|nume=Ballou|nume2=Lagerholm|nume3=Ernst|nume4=Bruchez|nume5=Waggoner|prenume=B.|prenume2=B. C.|prenume3=L. A.|prenume4=M. P.|prenume5=A. S.|an=2004|titlu=Noninvasive Imaging of Quantum Dots in Mice|journal=Bioconjugate Chemistry|volum=15|număr=1|pagini=79–86|pmid=14733586|doi=10.1021/bc034153y}}</ref>

Punctele cuantice au și '''proprietăți antibacteriene''', putând ucide bacteriile într-un mod dependent de doză,<ref>{{Citat revistă|nume=Lu|nume2=Li|nume3=Bao|nume4=Qiao|nume5=Toh|nume6=Yang|prenume=Zhisong|prenume2=Chang Ming|prenume3=Haifeng|prenume4=Yan|prenume5=Yinghui|prenume6=Xu|dată=20 May 2008|titlu=Mechanism of antimicrobial activity of CdTe quantum dots|journal=Langmuir: The ACS Journal of Surfaces and Colloids|volum=24|număr=10|pagini=5445–5452|issn=0743-7463|pmid=18419147|doi=10.1021/la704075r}}</ref> afectând funcția antioxidantă a celulelor bacteriene sau deteriorând direct peretele celular. Aceste nanoparticule au fost eficiente împotriva bacteriilor Gram-pozitive și Gram-negative.<ref>{{cite journal|last1=Abdolmohammadi|last2=Fallahian|last3=Fakhroueian|last4=Kamalian|last5=Keyhanvar|last6=M Harsini|last7=Shafiekhani|first1=Mohammad Hossein|first2=Faranak|first3=Zahra|first4=Mozhgan|first5=Peyman|first6=Faraz|first7=Azizollah|date=December 2017|title=Application of new ZnO nanoformulation and Ag/Fe/ZnO nanocomposites as water-based nanofluids to consider in vitro cytotoxic effects against MCF-7 breast cancer cells|journal=Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology|volume=45|issue=8|pages=1769–1777|issn=2169-141X|pmid=28278581|doi=10.1080/21691401.2017.1290643|doi-access=free}}</ref>

Punctele cuantice pot prezenta toxicitate in vivo, în special în cazul '''nanocristalelor de CdSe''', care eliberează ioni toxici de cadmiu în medii biologice atunci când sunt expuse la radiații UV. Însă, punctele cuantice încapsulate în straturi protectoare de polimeri sau [[Încapsularea cu hidrogel a punctelor cuantice|hidrogel]] au demonstrat o toxicitate mult mai scăzută în absența expunerii la UV. În prezent, se cunosc puține detalii despre modul în care sunt eliminate din organism aceste puncte cuantice, iar siguranța lor pe termen lung rămâne subiect de cercetare.<ref>{{Citat revistă|nume=Resch-Genger|nume2=Grabolle|nume3=Cavaliere-Jaricot|nume4=Nitschke|nume5=Nann|prenume=Ute|prenume2=Markus|prenume3=Sara|prenume4=Roland|prenume5=Thomas|dată=28 August 2008|titlu=Quantum dots versus organic dyes as fluorescent labels|journal=Nature Methods|volum=5|număr=9|pagini=763–775|pmid=18756197|doi=10.1038/nmeth.1248}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Algar|nume2=Krull|prenume=W. Russ|prenume2=Ulrich J.|dată=7 November 2007|titlu=Quantum dots as donors in fluorescence resonance energy transfer for the bioanalysis of nucleic acids, proteins, and other biological molecules|journal=Analytical and Bioanalytical Chemistry|volum=391|număr=5|pagini=1609–1618|pmid=17987281|doi=10.1007/s00216-007-1703-3}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Beane|nume2=Boldt|nume3=Kirkwood|nume4=Mulvaney|prenume=Gary|prenume2=Klaus|prenume3=Nicholas|prenume4=Paul|dată=7 August 2014|titlu=Energy Transfer between Quantum Dots and Conjugated Dye Molecules|journal=The Journal of Physical Chemistry C|volum=118|număr=31|pagini=18079–18086|doi=10.1021/jp502033d}}</ref>

Metodele recente au îmbunătățit '''livrarea punctelor cuantice''' în celule fără a afecta viabilitatea acestora, permițând detectarea și urmărirea acestora la nivel molecular. Punctele cuantice sunt investigate și pentru potențialul lor în detectarea intraoperatorie a tumorilor prin spectroscopie de fluorescență, o tehnică ce poate ajuta la identificarea precisă a marginilor tumorale.<ref>{{Citat revistă|nume=Ballou|nume2=Lagerholm|nume3=Ernst|nume4=Bruchez|nume5=Waggoner|prenume=B.|prenume2=B. C.|prenume3=L. A.|prenume4=M. P.|prenume5=A. S.|an=2004|titlu=Noninvasive Imaging of Quantum Dots in Mice|journal=Bioconjugate Chemistry|volum=15|număr=1|pagini=79–86|pmid=14733586|doi=10.1021/bc034153y}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Pelley|nume2=Daar|nume3=Saner|prenume=J. L.|prenume2=A. S.|prenume3=M. A.|an=2009|titlu=State of Academic Knowledge on Toxicity and Biological Fate of Quantum Dots|journal=Toxicological Sciences|volum=112|număr=2|pagini=276–296|pmid=19684286|pmc=2777075|doi=10.1093/toxsci/kfp188}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Choi|nume2=Liu|nume3=Misra|nume4=Tanaka|nume5=Zimmer|nume6=Ipe|nume7=Bawendi|nume8=Frangioni|prenume=H.-S.|prenume2=W.|prenume3=P.|prenume4=E.|prenume5=J. P.|prenume6=B. I.|prenume7=M. G.|prenume8=J. V.|an=2007|titlu=Renal clearance of quantum dots|journal=Nature Biotechnology|volum=25|număr=10|pagini=1165–1170|pmid=17891134|pmc=2702539|doi=10.1038/nbt1340}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Sharei|nume2=Zoldan|nume3=Adamo|nume4=Sim|nume5=Cho|nume6=Jackson|nume7=Mao|nume8=Schneider|nume9=Han|prenume=A.|prenume2=J.|prenume3=A.|prenume4=W. Y.|prenume5=N.|prenume6=E.|prenume7=S.|prenume8=S.|prenume9=M.-J.|an=2013|titlu=A vector-free microfluidic platform for intracellular delivery|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences|volum=110|număr=6|pagini=2082–2087|pmid=23341631|pmc=3568376|bibcode=2013PNAS..110.2082S|doi=10.1073/pnas.1218705110}}</ref>

=== Dispozitive fotovoltaice ===
[[Fișier:Sargent_Group_quantum_dot_solar_cell.jpg|miniatura| Celulă solară cu puncte cuantice turnată prin centrifugare construită de Grupul Sargent de la Universitatea din Toronto. Discurile metalice de pe suprafața frontală sunt conexiunile electrice la straturile de dedesubt.]]
{{Articol principal|Celulă solară cu puncte cuantice
}}
'''Punctele cuantice''' sunt apreciate pentru spectrul de absorbție ajustabil și coeficientul ridicat de extincție, ceea ce le face atractive pentru tehnologii de captare a luminii, cum ar fi [[Celulă solară|celulele fotovoltaice]]. Acestea au potențialul de a crește eficiența și de a reduce costurile celulelor fotovoltaice convenționale din siliciu.<ref>{{Citat revistă|nume=Schaller|nume2=Klimov|prenume=R.|prenume2=V.|an=2004|titlu=High Efficiency Carrier Multiplication in PbSe Nanocrystals: Implications for Solar Energy Conversion|journal=Physical Review Letters|volum=92|număr=18|pagină=186601|pmid=15169518|bibcode=2004PhRvL..92r6601S|doi=10.1103/PhysRevLett.92.186601}}</ref> Conform unui raport experimental din 2004, punctele cuantice de [[Selenura de plumb|seleniură de plumb]] (PbSe) ot genera mai mult de un exciton dintr-un singur foton de înaltă energie prin procesul de [[Generarea de exciton multiplu|multiplicare a purtătorilor]] (MEG - ''Multiple Exciton Generation''). Aceasta se compară favorabil cu celulele fotovoltaice actuale, care gestionează în general un singur exciton per foton de înaltă energie, pierzând energia cinetică sub formă de căldură. De asemenea, stările fundamentale cuantificate ale punctelor cuantice coloidale (cum ar fi [[sulfură de plumb|sulfura de plumb]], PbS) incorporate în semiconductori gazdă cu breșă de bandă mai largă (de exemplu, [[Celulă solară perovskită|perovskitul]]) pot permite generarea de curent fotovoltaic din fotoni cu energie sub breșa de bandă interzisă a gazdei, printr-un proces de absorbție din două fotoni, oferind o abordare numită „[[Fotovoltaice de bandă intermediară|bandă intermediară]]” (IB) pentru a valorifica o gamă mai largă a spectrului solar, având ca rezultat o [[Eficiența celulelor solare|eficiență fotovoltaică]] mai mare.<ref>{{Citat revistă|nume=Ramiro|nume2=Martí|prenume=Iñigo|prenume2=Antonio|dată=July 2021|titlu=Intermediate band solar cells: Present and future|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.3351|journal=Progress in Photovoltaics: Research and Applications|volum=29|număr=7|pagini=705–713|language=en|issn=1062-7995|doi=10.1002/pip.3351}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Alexandre|nume2=Águas|nume3=Fortunato|nume4=Martins|nume5=Mendes|prenume=M.|prenume2=H.|prenume3=E.|prenume4=R.|prenume5=M. J.|dată=17 November 2021|titlu=Light management with quantum nanostructured dots-in-host semiconductors|journal=Light: Science & Applications|volum=10|număr=1|pagină=231|language=en|issn=2047-7538|pmid=34785654|pmc=8595380|bibcode=2021LSA....10..231A|doi=10.1038/s41377-021-00671-x}}</ref>

==== Celule solare cu puncte cuantice unice ====
'''Celulele solare cu puncte cuantice unice''' utilizează [[Monostrat auto-asamblat|monostraturi autoasamblate aromatice]] (SAM), precum [[acid 4-nitrobenzoic|acidul 4-nitrobenzoic]], pentru a îmbunătăți alinierea benzilor la electrozi, ceea ce duce la eficiențe mai bune. Această tehnică a atins o eficiență record de conversie a energiei (PCE) de 10,7%.<ref name=":2">{{Citat revistă|nume=Kim|nume2=Arquer|nume3=Yoon|nume4=Lan|nume5=Liu|nume6=Voznyy|nume7=Yang|nume8=Fan|nume9=Ip|prenume=Gi-Hwan|prenume2=F. Pelayo García de|prenume3=Yung Jin|prenume4=Xinzheng|prenume5=Mengxia|prenume6=Oleksandr|prenume7=Zhenyu|prenume8=Fengjia|prenume9=Alexander H.|dată=2 November 2015|titlu=High-Efficiency Colloidal Quantum Dot Photovoltaics via Robust Self-Assembled Monolayers|journal=Nano Letters|volum=15|număr=11|pagini=7691–7696|pmid=26509283|bibcode=2015NanoL..15.7691K|doi=10.1021/acs.nanolett.5b03677}}</ref> SAM-ul este plasat între joncțiunea peliculei de puncte cuantice coloidale (CQD) ZnO–PbS, modificând alinierea benzilor prin momentul dipolar al moleculei SAM constitutive, iar ajustarea benzilor poate fi influențată de densitate, dipol și orientarea moleculei SAM.<ref name=":2" />

==== Puncte cuantice în celule solare hibride ====
Punctele cuantice coloidale sunt utilizate și în [[Celulă solară hibridă|celulele solare hibride]] anorganice-organice. Aceste celule sunt atractive datorită potențialului de fabricare la costuri reduse și a eficiențelor relativ ridicate.<ref name=":3">{{Citat revistă|nume=Krebs|nume2=Tromholt|nume3=Jørgensen|prenume=Frederik C.|prenume2=Thomas|prenume3=Mikkel|an=2010|titlu=Upscaling of polymer solar cell fabrication using full roll-to-roll processing|journal=Nanoscale|volum=2|număr=6|pagini=873–886|pmid=20648282|bibcode=2010Nanos...2..873K|doi=10.1039/b9nr00430k}}</ref> Încercările de integrare a oxidului de metal, cum ar fi ZnO, TiO<sub>2</sub> și nanomateriale Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub>, în [[Nanomaterial|fotovoltaicele]] organice au fost realizate prin procese de fabricație roll-to-roll.<ref name=":3" /> O eficiență de conversie a energiei de 13,2% a fost raportată pentru celulele solare hibride bazate pe nanofire de siliciu (Si) și PEDOT.<ref>{{Citat revistă|nume=Park|nume2=Kim|nume3=Park|nume4=Jeong|nume5=Lee|nume6=Choi|nume7=Lee|nume8=Choi|prenume=Kwang-Tae|prenume2=Han-Jung|prenume3=Min-Joon|prenume4=Jun-Ho|prenume5=Jihye|prenume6=Dae-Geun|prenume7=Jung-Ho|prenume8=Jun-Hyuk|dată=15 July 2015|titlu=13.2% efficiency Si nanowire/PEDOT:PSS hybrid solar cell using a transfer-imprinted Au mesh electrode|journal=Scientific Reports|volum=5|pagină=12093|pmid=26174964|pmc=4502511|bibcode=2015NatSR...512093P|doi=10.1038/srep12093}}</ref>

==== Puncte cuantice cu nanofire în celulele solare ====
O altă aplicație potențială implică nanofire de ZnO monocristaline, acoperite cu puncte cuantice de CdSe, imersate în acid mercaptopropionic ca mediu de transport pentru goluri, utilizate în celule solare sensibilizate cu puncte cuantice. Morfologia [[Nanofir|nanofirelor]] permite electronilor să aibă un traseu direct către fotoanodă, ceea ce contribuie la [[Eficiența cuantică|eficiențe interne cuantice]] de 50-60%.<ref>{{Citat revistă|nume=Leschkies|nume2=Divakar|nume3=Basu|nume4=Enache-Pommer|nume5=Boercker|nume6=Carter|nume7=Kortshagen|nume8=Norris|nume9=Aydil|prenume=Kurtis S.|prenume2=Ramachandran|prenume3=Joysurya|prenume4=Emil|prenume5=Janice E.|prenume6=C. Barry|prenume7=Uwe R.|prenume8=David J.|prenume9=Eray S.|dată=1 June 2007|titlu=Photosensitization of ZnO Nanowires with CdSe Quantum Dots for Photovoltaic Devices|journal=Nano Letters|volum=7|număr=6|pagini=1793–1798|pmid=17503867|bibcode=2007NanoL...7.1793L|doi=10.1021/nl070430o}}</ref> Utilizarea nanofirelor de siliciu (SiNW) îmbunătățește proprietățile de reflexie ale siliciului, iar combinația acestora cu puncte cuantice de carbon a dus la o celulă solară cu o PCE de 9,10%.<ref name=":4">{{Citat revistă|nume=Xie|nume2=Nie|nume3=Zeng|nume4=Liang|nume5=Wang|nume6=Luo|nume7=Feng|nume8=Yu|nume9=Wu|prenume=Chao|prenume2=Biao|prenume3=Longhui|prenume4=Feng-Xia|prenume5=Ming-Zheng|prenume6=Linbao|prenume7=Mei|prenume8=Yongqiang|prenume9=Chun-Yan|dată=22 April 2014|titlu=Core–Shell Heterojunction of Silicon Nanowire Arrays and Carbon Quantum Dots for Photovoltaic Devices and Self-Driven Photodetectors|journal=ACS Nano|volum=8|număr=4|pagini=4015–4022|pmid=24665986|doi=10.1021/nn501001j}}</ref><ref name=":4" /><ref>{{Citat revistă|nume=Gupta|nume2=Chaudhary|nume3=Srivastava|nume4=Sharma|nume5=Bhardwaj|nume6=Chand|prenume=Vinay|prenume2=Neeraj|prenume3=Ritu|prenume4=Gauri Datt|prenume5=Ramil|prenume6=Suresh|dată=6 July 2011|titlu=Luminscent Graphene Quantum Dots for Organic Photovoltaic Devices|journal=Journal of the American Chemical Society|volum=133|număr=26|pagini=9960–9963|pmid=21650464|doi=10.1021/ja2036749}}</ref>

=== Diode electroluminiscente ===
Punctele cuantice sunt utilizate pentru a îmbunătăți designul existent al [[LED|diodei electroluminiscente]] (LED), inclusiv display-urile cu ''diode electroluminiscente cu puncte cuantice'' (QD-LED sau QLED) și display-urile ''albe cu puncte cuantice'' (QD-WLED). Punctele cuantice emit în mod natural lumină [[Monocromie|monocromatică]], ceea ce le face mai eficiente decât sursele de lumină care necesită filtre colorate. QD-LED-urile pot fi fabricate pe substraturi de siliciu, permițând integrarea în [[Circuit integrat|circuite integrate]] bazate pe siliciu.<ref name="Nano LEDs printed on silicon">{{Citat web|url=http://nanotechweb.org/cws/article/lab/39721|titlu=Nano LEDs printed on silicon|date=3 July 2009|archiveurl=https://web.archive.org/web/20170926042604/http://nanotechweb.org/cws/article/lab/39721|lucrare=nanotechweb.org|archivedate=26 September 2017}}</ref>

=== Afișaje cu puncte cuantice ===
[[Fișier:Samsung_QLED_TV_8K_-_75_inches_-_2018-11-02.jpg|miniatura| Samsung QLED TV 8K, {{Conversie|75|in|cm}}]]
{{Articol principal|Afișaj cu puncte cuantice
}}
Afișajele cu puncte cuantice folosesc [[LED]]-uri albastre ca surse de lumină, iar lumina emisă este convertită în lumină verde și roșie pură de către punctele cuantice, oferind o gamă de culori mai precisă și mai eficientă energetic. Afișajele [[Afișaj cu cristale lichide|LCD]] convenționale folosesc de obicei iluminare din spate prin lămpi fluorescente sau LED-uri albe, dar afișajele cu puncte cuantice optimizează eficiența prin generarea directă a culorilor necesare.<ref>{{Citat web|url=https://pid.samsungdisplay.com/en/learning-center/white-papers/quantum-dot-technology|titlu=Quantum Dots: Solution for a Wider Color Gamut|accessdate=1 November 2018|lucrare=pid.samsungdisplay.com}}</ref><ref>{{Citat web|url=https://pid.samsungdisplay.com/en/learning-center/white-papers/evolution-of-quantum-dot-technologies|titlu=A Guide to the Evolution of Quantum Dot Displays|accessdate=1 November 2018|lucrare=pid.samsungdisplay.com}}</ref><ref>{{Citat web|url=https://patents.google.com/patent/US6501091B1/en|titlu=Quantum dot white and colored light emitting diodes|accessdate=2018-11-01|lucrare=patents.google.com}}</ref><ref>{{Citat web|url=http://www.technologyreview.com/news/509801/quantum-dots-get-commercial-debut-in-more-colorful-sony-tvs/|nume=Bullis|titlu=Quantum Dots Produce More Colorful Sony TVs|date=11 January 2013|accessdate=19 July 2015|first1=Kevin|lucrare=MIT Technology Review|archive-date=2015-12-12|archive-url=https://web.archive.org/web/20151212195221/http://www.technologyreview.com/news/509801/quantum-dots-get-commercial-debut-in-more-colorful-sony-tvs/|dead-url=yes}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Hoshino|nume2=Gopal|nume3=Glaz|nume4=Vanden Bout|nume5=Zhang|prenume=Kazunori|prenume2=Ashwini|prenume3=Micah S.|prenume4=David A.|prenume5=Xiaojing|an=2012|titlu=Nanoscale fluorescence imaging with quantum dot near-field electroluminescence|journal=Applied Physics Letters|volum=101|număr=4|pagină=043118|bibcode=2012ApPhL.101d3118H|doi=10.1063/1.4739235}}</ref>

=== Dispozitive fotodetectoare ===
Fotodetectoarele cu puncte cuantice (QDP) pot fi fabricate fie prin procesare din soluție,<ref>{{Citat revistă|nume=Konstantatos|nume2=Sargent|prenume=G.|prenume2=E. H.|an=2009|titlu=Solution-Processed Quantum Dot Photodetectors|journal=Proceedings of the IEEE|volum=97|număr=10|pagini=1666–1683|doi=10.1109/JPROC.2009.2025612}}</ref> fie din semiconductori convenționali monocristalini.<ref>{{Citat revistă|nume=Vaillancourt|nume2=Lu|nume3=Lu|prenume=J.|prenume2=X.-J.|prenume3=Xuejun|an=2011|titlu=A High Operating Temperature (HOT) Middle Wave Infrared (MWIR) Quantum-Dot Photodetector|journal=Optics and Photonics Letters|volum=4|număr=2|pagini=1–5|doi=10.1142/S1793528811000196}}</ref> QDP-urile convenționale din semiconductori monocristalini nu pot fi integrate cu electronica organică flexibilă din cauza incompatibilității condițiilor de creștere. În schimb, QDP-urile procesate din soluție pot fi integrate cu diverse substraturi și procesate ulterior peste circuite integrate. Aceste QDP-uri [[Coloid|coloidale]] au aplicații potențiale în [[Camera foto|camerele]] cu lumină vizibilă și [[infraroșu]],<ref>{{Citat web|url=https://spectrum.ieee.org/move-over-cmos-here-come-snapshots-by-quantum-dots|nume=Palomaki|titlu=Move over CMOS, here come snapshots by quantum dots|date=25 February 2020|accessdate=20 March 2020|first1=P.|last2=Keuleyan|first2=S.|lucrare=[[IEEE Spectrum]]}}</ref> viziune artificială, inspecție industrială, [[spectroscopie]] și imagistica biomedicală fluorescentă.

=== Fotocatalizatori ===
{{Articol principal|Fotocataliză
}}
Punctele cuantice pot funcționa și ca fotocatalizatori pentru conversia chimică a apei în hidrogen prin iluminare, reprezentând o soluție pentru captarea energiei solare. În [[Fotocataliza|fotocataliză]], perechile electron-gol formate prin excitația [[Gap de bandă|benzii interzise]] generează [[Reacție de oxido-reducere|reacții de oxido-reducere]] în lichidul din jur. Activitatea fotocatalitică a punctelor cuantice este influențată de dimensiunea particulelor și de gradul de [[Fântână potențială|confinare cuantică]],<ref>{{Citat revistă|nume=Zhao|nume2=Holmes|nume3=Osterloh|prenume=Jing|prenume2=Michael A.|prenume3=Frank E.|an=2013|titlu=Quantum Confinement Controls Photocatalysis: A Free Energy Analysis for Photocatalytic Proton Reduction at CdSe Nanocrystals|journal=ACS Nano|volum=7|număr=5|pagini=4316–4325|pmid=23590186|doi=10.1021/nn400826h}}</ref> având în vedere că [[Gap de bandă|banda interzisă]] determină [[Energie chimică|energia chimică]] stocată în [[stare excitată|starea excitată]]. Un obstacol în utilizarea punctelor cuantice în fotocataliză este prezența surfactanților pe suprafața acestora, care pot interfera cu reactivitatea chimică prin încetinirea proceselor de [[Transfer în masă|transfer de masă]] și de [[Transferul de electroni|electroni]]. În plus, punctele cuantice realizate din [[Calcogenura|calcogenuri]] metalice pot fi chimic instabile în condiții oxidative și pot suferi reacții de fotocoroziune.

== Teorie ==
Punctele cuantice sunt descrise teoretic ca entități punctiforme sau de dimensiune zero (0D). Majoritatea proprietăților lor depind de dimensiunile, forma și materialele din care sunt realizate. Punctele cuantice prezintă proprietăți [[Termodinamică|termodinamice]] diferite față de materialele în vrac, inclusiv o [[Depresiunea punctului de topire|scădere a punctului de topire]]. Proprietățile optice ale punctelor cuantice metalice sferice sunt bine descrise de teoria [[Mie împrăștiere|împrăștierii Mie]].

== Confinarea cuantică în semiconductori ==
[[Fișier:Quantum_dot.png|dreapta|miniatura| Funcțiile de undă electronice 3D confinate într-un punct cuantic. Aici sunt prezentate puncte cuantice de formă dreptunghiulară și triunghiulară. Stările de energie din punctele dreptunghiulare sunt mai mult de tip ''s'' și ''p''. Cu toate acestea, în punctul triunghiular, funcțiile de undă sunt amestecate din cauza simetriei de confinare.]]
{{Articol principal|Puț de potențial
}}
Nivelele de energie ale unei singure particule într-un punct cuantic pot fi prezise utilizând modelul [[Particulă într-o cutie|particulei într-o cutie]], unde energiile stărilor depind de dimensiunea cutiei. În cazul unui [[exciton]] dintr-un punct cuantic, există și [[Legea lui Coulomb|interacțiunea Coulomb]] între electronul încărcat negativ și golul încărcat pozitiv. Comparând dimensiunea punctului cuantic cu [[raza Bohr]] a excitonului, se pot defini trei regimuri. În „regimul de confinare puternică”, raza punctului cuantic este mult mai mică decât raza Bohr a excitonului, ceea ce face ca energia de confinare să domine interacțiunea Coulomb.<ref name="JungnickelHenneberger1996">{{Citat revistă|nume=Jungnickel|nume2=Henneberger|prenume=V.|prenume2=F.|dată=October 1996|titlu=Luminescence related processes in semiconductor nanocrystals —The strong confinement regime|journal=Journal of Luminescence|volum=70|număr=1–6|pagini=238–252|issn=0022-2313|bibcode=1996JLum...70..238J|doi=10.1016/0022-2313(96)00058-0}}</ref> În „regimul de confinare slabă”, punctul cuantic este mai mare decât raza Bohr a excitonului, iar energia de confinare este mai mică decât interacțiile Coulomb dintre electron și gol. Regimul în care raza Bohr a excitonului și potențialul de confinare sunt comparabile este numit „regimul de confinare intermediară”.<ref name="Richter2017">{{Citat revistă|nume=Richter|prenume=Marten|dată=26 June 2017|titlu=Nanoplatelets as material system between strong confinement and weak confinement|journal=Physical Review Materials|volum=1|număr=1|pagină=016001|bibcode=2017PhRvM...1a6001R|doi=10.1103/PhysRevMaterials.1.016001}}</ref>
[[Fișier:Quantum_confinement_effect.jpg|dreapta|miniatura| Despărțirea nivelelor de energie pentru puncte cuantice mici din cauza efectului de confinare cuantică. Axa orizontală reprezintă raza sau dimensiunea punctelor cuantice, iar a<sub>b</sub>* este [[raza Bohr]] a excitonului.]]

; Energia benzii interzise
: Banda interzisă poate deveni mai mică în regimul de confinare puternică, pe măsură ce nivelele de energie se despart. Raza Bohr a excitonului poate fi exprimată astfel:
:: <math>a^*_{\rm B}=\varepsilon_{\rm r}\left(\frac{m}{\mu}\right) a_{\rm B}</math>
: unde ''a''<sub>B</sub>&nbsp;=&nbsp;0,053&nbsp;nm este raza Bohr, ''m'' este masa, ''μ'' este masa redusă și ''ε''<sub>r</sub> este constanta dielectrică dependentă de dimensiune ([[Permitivitate relativă|permitivitatea relativă]]). Acest lucru duce la creșterea energiei totale de emisie (suma nivelurilor de energie în benzile interzise mai mici în regimul de confinare puternică este mai mare decât nivelurile de energie din benzile interzise ale nivelurilor originale în regimul de confinare slabă) și la emisia la diverse lungimi de undă. Dacă distribuția dimensiunii punctelor cuantice nu este suficient de bine definită, convoluția mai multor lungimi de undă de emisie este observată ca un spectru continuu.
; Energia de confinare
: Excitonul poate fi modelat folosind modelul particulei într-o cutie. Electronul și golul pot fi văzute ca un atom de hidrogen în [[Modelul atomic Bohr|modelul Bohr]], cu nucleul de hidrogen înlocuit de un gol de sarcină pozitivă și o masă de electron negativă. Astfel, nivelele de energie ale excitonului pot fi reprezentate ca soluția modelului particulei în cutie la nivelul fundamental (''n''&nbsp;=&nbsp;1), cu masa înlocuită de [[Masa redusa|masa redusă]]. Prin urmare, variind dimensiunea punctului cuantic, energia de confinare a excitonului poate fi controlată.

; Energia excitonului legat
: Există o atracție Coulomb între electronul încărcat negativ și golul încărcat pozitiv. Energia negativă asociată acestei atracții este proporțională cu energia lui Rydberg și invers proporțională cu pătratul constantei dielectrice dependente de dimensiune<ref>{{Citat carte|nume=Brandrup|prenume=J.|nume2=Immergut|prenume2=E.H.|titlu=Polymer Handbook|ediție=2|an=1966|editură=Wiley|pagini=240–246|locul-publicării=New York}}</ref> a semiconductorului. Când dimensiunea cristalului semiconductor este mai mică decât raza Bohr a excitonului, interacțiunea Coulomb trebuie modificată pentru a se adapta situației.

Prin urmare, suma acestor energii poate fi reprezentată de [[ecuația Brus]]:

: <math>\begin{align}
 E_\textrm{confinare} &= \frac{\hbar^2\pi^2}{2 a^2}\left(\frac{1}{m_{\rm e}} + \frac{1}{m_{\rm h}}\right) = \frac{\hbar^2\pi^2}{2\mu a^2}\\[6px]
 E_\textrm{exciton} &= -\frac{1}{\varepsilon_{\rm r}^2}\frac{\mu}{m_{\rm e}}R_y = -R_y^*\\[6px]
 E &= E_\textrm{banda-interzisa} + E_\textrm{confinare} + E_\textrm{exciton}\\
 &= E_\textrm{banda-interzisa} + \frac{\hbar^2\pi^2}{2\mu a^2} - R^*_y
\end{align}</math>

unde ''μ'' este masa redusă, ''a'' este raza punctului cuantic, ''m''<sub>e</sub> este masa electronului liber, ''m''<sub>h</sub> este masa golului, iar ''ε''<sub>r</sub> este constanta dielectrică dependentă de dimensiune.

Deși ecuațiile de mai sus au fost derivate utilizând presupuneri simplificatoare, ele sugerează că tranzițiile electronice ale punctelor cuantice vor depinde de dimensiunea lor. Aceste efecte de confinare cuantică sunt evidente doar sub o dimensiune critică; particulele mai mari nu prezintă acest efect. Efectul confinării cuantice asupra punctelor cuantice a fost verificat experimental în mod repetat<ref>{{Citat revistă|nume=Khare|nume2=Wills|nume3=Ammerman|nume4=Noris|nume5=Aydil|prenume=Ankur|prenume2=Andrew W.|prenume3=Lauren M.|prenume4=David J.|prenume5=Eray S.|an=2011|titlu=Size control and quantum confinement in Cu<sub>2</sub>ZnSnX<sub>4</sub> nanocrystals|journal=Chem. Commun.|volum=47|număr=42|pagini=11721–11723|pmid=21952415|doi=10.1039/C1CC14687D}}</ref> și reprezintă o caracteristică cheie a multor structuri electronice emergente.<ref>{{Citat revistă|nume=Greenemeier|prenume=L.|dată=5 February 2008|titlu=New Electronics Promise Wireless at Warp Speed|url=http://www.sciam.com/article.cfm?id=metal-insulator-electronics-wireless|journal=Scientific American}}</ref>

Interacțiunea Coulomb dintre purtătorii confinați poate fi, de asemenea, studiată prin mijloace numerice atunci când se urmăresc rezultate neconstrânse de aproximări asimptotice.<ref>{{Citat revistă|nume=Ramírez|nume2=Santana|prenume=H. Y.|prenume2=A.|an=2012|titlu=Two interacting electrons confined in a 3D parabolic cylindrically symmetric potential, in presence of axial magnetic field: A finite element approach|journal=Computer Physics Communications|volum=183|număr=8|pagină=1654|bibcode=2012CoPhC.183.1654R|doi=10.1016/j.cpc.2012.03.002}}</ref>

Pe lângă confinarea în toate cele trei dimensiuni (adică un punct cuantic), alți semiconductori confinați cuantic includ:

* [[Sârmă cuantică|Fire cuantice]], care confinează electronii sau golurile în două dimensiuni spațiale și permit propagarea liberă în a treia.
* [[Puțul cuantic|Puțuri cuantice]], care confinează electronii sau golurile într-o dimensiune și permit propagarea liberă în două dimensiuni.

=== Modele ===
Există o varietate de cadre teoretice pentru a modela proprietățile optice, electronice și structurale ale punctelor cuantice. Acestea pot fi împărțite în mod larg în mecanica cuantică, semiclasice și clasice.

=== Mecanica cuantică ===
Modelele și simulările mecanicii cuantice ale punctelor cuantice implică adesea interacțiunea electronilor cu un [[Pseudopotential|pseudopotențial]] sau o [[Matrice aleatorie|matrice]] aleatorie.<ref>{{Citat revistă|nume=Zumbühl|nume2=Miller|nume3=Marcus|nume4=Campman|nume5=Gossard|prenume=D. M.|prenume2=J. B.|prenume3=C. M.|prenume4=K.|prenume5=A. C.|an=2002|titlu=Spin–orbit coupling, antilocalization, and parallel magnetic fields in quantum dots|journal=Physical Review Letters|volum=89|număr=27|pagină=276803|pmid=12513231|bibcode=2002PhRvL..89A6803Z|doi=10.1103/PhysRevLett.89.276803}}</ref>

==== Semiclasice ====
Modelele semiclasice ale punctelor cuantice încorporează frecvent un [[potențial chimic]]. De exemplu, potențialul chimic termodinamic al unui sistem cu ''N'' particule este dat de:

: <math>\mu(N) = E(N) - E(N-1)</math>

ale căror termeni energetici pot fi obținuți ca soluții ale ecuației Schrödinger. Definiția capacitanței:

: <math>\frac{1}{C} \equiv \frac{\Delta V}{\Delta Q}</math>

cu diferența de potențial

: <math>\Delta V = \frac{\Delta \mu}{e} = \frac{\mu(N+\Delta N) -\mu(N)}{e}</math>

poate fi aplicată unui punct cuantic cu adăugarea sau eliminarea unor electroni individuali, unde

: <math>\Delta N = 1 \quad \text{and} \quad \Delta Q = e</math>

Apoi,

: <math>C(N) = \frac{e^2}{\mu(N+1)-\mu(N)} = \frac{e^2}{I(N)-A(N)}</math>

este ''capacitanța cuantică'' a unui punct cuantic, unde {{Math|''I''(''N'')}} este potențialul de ionizare și {{Math|''A''(''N'')}} este afinitatea electronică a sistemului cu ''N'' particule.<ref>
{{Citat revistă|nume=Iafrate|nume2=Hess|nume3=Krieger|nume4=Macucci|prenume=G. J.|prenume2=K.|prenume3=J. B.|prenume4=M.|an=1995|titlu=Capacitive nature of atomic-sized structures|journal=Physical Review B|volum=52|număr=15|pagini=10737–10739|pmid=9980157|bibcode=1995PhRvB..5210737I|doi=10.1103/physrevb.52.10737}}</ref>

==== Mecanica clasică ====
Modelele clasice ale proprietăților electrostatice ale electronilor din punctele cuantice sunt similare în natură cu [[problema Thomson]] de distribuire optimă a electronilor pe o sferă unitară.

Tratarea electrostatică clasică a electronilor confinați în puncte cuantice sferice este similară cu tratarea lor în [[modelul atomic Thomson]].<ref>
{{Citat revistă|nume=Thomson|prenume=J. J.|legătură-autor=J. J. Thomson|an=1904|titlu=On the Structure of the Atom: an Investigation of the Stability and Periods of Oscillation of a number of Corpuscles arranged at equal intervals around the Circumference of a Circle; with Application of the Results to the Theory of Atomic Structure|url=http://www.chemteam.info/Chem-History/Thomson-Structure-Atom.html|serie=Series 6|journal=[[Philosophical Magazine]]|volum=7|număr=39|pagini=237–265|format=extract of paper|doi=10.1080/14786440409463107}}</ref><ref>
{{Citat revistă|nume=Bednarek|nume2=Szafran|nume3=Adamowski|prenume=S.|prenume2=B.|prenume3=J.|an=1999|titlu=Many-electron artificial atoms|journal=Physical Review B|volum=59|număr=20|pagini=13036–13042|bibcode=1999PhRvB..5913036B|doi=10.1103/PhysRevB.59.13036}}</ref>

Tratarea clasică a punctelor cuantice bidimensionale și tridimensionale arată un comportament de [[Configurație electronică|umplere a învelișurilor electronice]]. Un „[[Tabelul periodic al elementelor|tabel periodic]] al atomilor artificiali clasici” a fost descris pentru punctele cuantice bidimensionale.<ref>
{{Citat revistă|nume=Bedanov|nume2=Peeters|prenume=V. M.|an=1994|titlu=Ordering and phase transitions of charged particles in a classical finite two-dimensional system|journal=Physical Review B|volum=49|număr=4|pagini=2667–2676|pmid=10011100|bibcode=1994PhRvB..49.2667B|doi=10.1103/PhysRevB.49.2667}}</ref> De asemenea, au fost raportate mai multe conexiuni între problema tridimensională Thomson și tiparele de umplere a straturilor electronice găsite în atomii naturali din tabelul periodic.<ref>{{Citat revistă|nume=LaFave|prenume=T. Jr.|an=2013|titlu=Correspondences between the classical electrostatic Thomson Problem and atomic electronic structure|journal=Journal of Electrostatics|volum=71|număr=6|pagini=1029–1035|doi=10.1016/j.elstat.2013.10.001}}</ref> Această lucrare a avut originea în modelarea electrostatică clasică a electronilor într-un punct cuantic sferic reprezentat de o sferă dielectrică ideală.<ref>{{Citat revistă|nume=LaFave|prenume=T. Jr.|an=2013|titlu=The discrete charge dielectric model of electrostatic energy|journal=Journal of Electrostatics|volum=69|număr=5|pagini=414–418|doi=10.1016/j.elstat.2013.10.001}}</ref>

== Istorie ==
De mii de ani, [[Sticlă|sticlarii]] au fost capabili să producă [[sticlă colorată]] prin adăugarea diferitelor prafuri și elemente sub formă de pulbere, cum ar fi argint, aur și cadmiu, și prin experimentarea cu diferite temperaturi pentru a obține nuanțe diverse de sticlă. În secolul al XIX-lea, oamenii de știință au început să înțeleagă cum culoarea sticlei depinde de elementele folosite și de tehnicile de încălzire și răcire. S-a descoperit, de asemenea, că pentru același element și aceeași metodă de preparare, culoarea depinde de dimensiunea particulelor de praf.<ref name="Heiner2">{{Citat revistă|nume=Linke|prenume=Heiner|dată=3 October 2023|titlu=Quantum dots — seeds of nanoscience|url=https://www.nobelprize.org/uploads/2023/10/advanced-chemistryprize2023.pdf|journal=The Royal Swedish Academy of Sciences}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Montanarella|nume2=Kovalenko|prenume=Federico|prenume2=Maksym V.|dată=2022-04-26|titlu=Three Millennia of Nanocrystals|journal=ACS Nano|volum=16|număr=4|pagini=5085–5102|language=en|issn=1936-0851|pmid=35325541|pmc=9046976|doi=10.1021/acsnano.1c11159}}</ref>

[[Herbert Fröhlich]] a explorat pentru prima dată, în anii 1930, ideea că proprietățile materialelor pot depinde de dimensiunile macroscopice ale unei particule mici datorită efectelor cuantice de dimensiune.<ref>{{Citat web|url=https://www.chemistryworld.com/features/the-quantum-dot-story/4018219.article|nume=Robinson2023-10-11T17:50:00+01:00|titlu=The quantum dot story|accessdate=2023-10-20|first1=Julia|lucrare=Chemistry World|limbă=en}}</ref>

Primele puncte cuantice au fost sintetizate într-o matrice de sticlă de către Alexei A. Onușcenko și [[Alexei Ekimov]] în 1981 la [[Institutul de Stat de Optică Vavilov|Institutul de Optică de Stat Vavilov]]<ref>{{Citat revistă|nume=Ekimov|nume2=Onushchenko|prenume=A. I.|prenume2=A. A.|an=1981|titlu=Квантовый размерный эффект в трехмерных микрокристаллах полупроводников|titlu_trad=The quantum size effect in three-dimensional semiconductor microcrystals|url=http://www.jetpletters.ac.ru/ps/1030/article_15644.pdf|journal=JETP Letters|volum=34|pagini=363–366|language=ru}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Ekimov|nume2=Onushchenko|prenume=A. I.|prenume2=A. A.|an=1982|titlu=Quantum size effect in the optical-spectra of semiconductor micro-crystals|journal=Soviet Physics Semiconductors-USSR|volum=16|număr=7|pagini=775–778}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Ekimov|nume2=Efros|nume3=Onushchenko|prenume=A. I.|prenume2=A. L.|prenume3=A. A.|an=1985|titlu=Quantum size effect in semiconductor microcrystals|journal=Solid State Communications|volum=56|număr=11|pagini=921–924|bibcode=1985SSCom..56..921E|doi=10.1016/S0038-1098(85)80025-9}}</ref><ref>{{Citat web|url=http://www.nano.gov/timeline|titlu=Nanotechnology Timeline|lucrare=National Nanotechnology Initiative}}</ref> și, independent, într-o suspensie coloidală<ref>{{Citat revistă|nume=Kolobkova|nume2=Nikonorov|nume3=Aseev|prenume=E. V.|prenume2=N. V.|prenume3=V. A.|an=2012|titlu=Optical Technologies Silver Nanoclusters Influence on Formation of Quantum Dots in Fluorine Phosphate Glasses|url=http://ntv.ifmo.ru/en/article/2412/vliyanie_serebra_na_rost_kvantovyh_tochek_vo_ftorofosfatnyh_steklah.htm|journal=Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics|volum=5|număr=12}}</ref> de către echipa lui [[Louis Brus|Louis E. Brus]] de la [[Laboratoarele Bell]] în 1983.<ref>{{Citat revistă|nume=Rossetti|nume2=Nakahara|nume3=Brus|prenume=R.|prenume2=S.|prenume3=L. E.|dată=15 July 1983|titlu=Quantum size effects in the redox potentials, resonance Raman spectra, and electronic spectra of CdS crystallites in aqueous solution|journal=The Journal of Chemical Physics|volum=79|număr=2|pagini=1086–1088|issn=0021-9606|bibcode=1983JChPh..79.1086R|doi=10.1063/1.445834}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Brus|prenume=L. E.|dată=May 1984|titlu=Electron–electron and electron-hole interactions in small semiconductor crystallites: The size dependence of the lowest excited electronic state|journal=The Journal of Chemical Physics|volum=80|număr=9|pagini=4403–4409|issn=0021-9606|bibcode=1984JChPh..80.4403B|doi=10.1063/1.447218}}</ref> Acestea au fost teoretizate pentru prima dată de [[Alexander Efros]] în 1982.<ref>{{Citat web|url=https://nexdot.fr/en/history-of-quantum-dots/|titlu=History of Quantum Dots|publisher=Nexdot|accessdate=2020-10-08|limbă=en-GB}}</ref> S-a identificat rapid că modificările optice observate la particulele foarte mici erau cauzate de efecte [[Mecanică cuantică|mecanice cuantice]].<ref name="auto">{{Citat revistă|nume=Linke|prenume=Heiner|dată=3 October 2023|titlu=Quantum dots — seeds of nanoscience|url=https://www.nobelprize.org/uploads/2023/10/advanced-chemistryprize2023.pdf|journal=The Royal Swedish Academy of Sciences}}</ref>

Termenul „punct cuantic” a apărut pentru prima dată într-o lucrare al cărei prim autor a fost [[Mark Reed (fizician)|Mark Reed]] în 1986.<ref>{{Citat revistă|nume=Reed|nume2=Bate|nume3=Bradshaw|nume4=Duncan|nume5=Frensley|nume6=Lee|nume7=Shih|prenume=M. A.|prenume2=R. T.|prenume3=K.|prenume4=W. M.|prenume5=W. R.|prenume6=J. W.|prenume7=H. D.|dată=January 1986|titlu=Spatial quantization in GaAs–AlGaAs multiple quantum dots|journal=Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics Processing and Phenomena|volum=4|număr=1|pagini=358–360|issn=0734-211X|bibcode=1986JVSTB...4..358R|doi=10.1116/1.583331}}</ref> Potrivit lui Brus, termenul „punct cuantic” a fost inventat de {{Ill|de|Daniel S. Chemla}} în timp ce lucrau împreună la Laboratoarele Bell.<ref>{{Citat web|url=https://www.kavliprize.org/louis-brus-autobiography|titlu=Louis E. Brus life story|accessdate=2023-10-04|lucrare=www.kavliprize.org}}</ref>

În 1993, David J. Norris, [[Christopher B. Murray]] și [[Moungi Bawendi]] de la [[Massachusetts Institute of Technology|Institutul de Tehnologie din Massachusetts]] au raportat o metodă de sinteză prin injectare la cald pentru a produce puncte cuantice reproductibile, cu dimensiuni bine definite și cu o calitate optică ridicată. Această metodă a deschis calea pentru dezvoltarea aplicațiilor tehnologice pe scară largă ale punctelor cuantice în diverse domenii.<ref name="Palma2">{{Citat știre|title=One Small Quantum Dot, One Giant Leap for Nanoscience: Moungi Bawendi '82 Wins Nobel Prize in Chemistry|url=https://www.thecrimson.com/article/2023/10/6/nanoscience-bawendi-chemistry-nobel/|prenume=Jasmine|nume=Palma|data=6 October 2023|nume2=Wang|prenume2=Austin H.|journal=The Harvard Crimson}}</ref><ref name="auto"/>

[[Premiul Nobel pentru Chimie]] 2023 a fost acordat lui [[Moungi Bawendi]], [[Louis Brus|Louis E. Brus]] și [[Alexei Ekimov]] „pentru descoperirea și sinteza punctelor cuantice.”<ref>{{Citat web|url=https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2023/summary/|titlu=The Nobel Prize in Chemistry 2023|accessdate=6 October 2023|lucrare=NobelPrize.org|limbă=en-US}}</ref>

== Note ==
<references/>

== Lectură suplimentară ==
{{refbegin}}
* {{cite book|last1=Delerue|first1=C.|last2=Lannoo|first2=M.|title=Nanostructures: Theory and Modelling|url=https://archive.org/details/springer_10.1007-978-3-662-08903-3|isbn=978-3-540-20694-1|publisher=Springer|year=2004|page=[https://archive.org/details/springer_10.1007-978-3-662-08903-3/page/n59 47]}}</ref> Methods to produce quantum-confined semiconductor structures (quantum wires, wells, and dots via grown by advanced [[epitaxial]] techniques), nanocrystals by gas-phase, liquid-phase, and solid-phase approaches.
* {{cite news|title=Measurement and Assignment of the Size-Dependent Optical Spectrum in Cadmium Selenide (CdSe) Quantum Dots, PhD thesis, MIT|first=D. J.|last=Norris|year=1995|hdl=1721.1/11129}} [[Photoluminescence]] of a QD vs. particle diameter.
{{refend}}

== Vezi și ==
{{Div col|colwidth=20em}}
* [[Puncte cuantice fără cadmiu]]
* [[Puncte cuantice din carbon]]
* [[Nanocristal semiconductor cu nucleu–înveliș]]
* [[Peliculă Langmuir–Blodgett]]
* [[Mark Reed (fizician)]]
* [[Celulă solară cu nanocristale]]
* [[Paul Alivisatos]]
* [[Laser cu puncte cuantice]]
* [[Sursă de fotoni unici cu puncte cuantice]]
* [[Contact punct cuantic]]
* [[Shuming Nie]]
* [[Superatom]]
* [[Pachet de unde Troian]]
* [[Uri Banin]]
{{Div col end}}

== Legături externe ==
* [http://www.bccresearch.com/report/NAN027B.html Quantum Dots: Technical Status and Market Prospects]
* [https://web.archive.org/web/20060613194320/http://exploration.vanderbilt.edu/news/news_quantumdot_led.htm Quantum dots that produce white light could be the light bulb's successor]
* [https://web.archive.org/web/20130312203929/http://www.nrl.navy.mil/nanoscience/files/QDPhysicsTodayArticle.pdf Single quantum dots optical properties]
* [https://arxiv.org/search/?query=quantum+dot&searchtype=all&source=header Quantum dot on arxiv.org]
* [http://www.americanelements.com/AEquantumdots.html Quantum Dots Research and Technical Data]
* [https://web.archive.org/web/20120722192151/https://nanohub.org/tools/qdot Simulation and interactive visualization of Quantum Dots wave function]

{{Control de autoritate}}
[[Categorie:Chimie cuantică]]
[[Categorie:Nanoparticule]]
[[Categorie:Fizica materiei condensate]]