نظرة إضافية على تقنية النقاط الكمومية من UbiQD للزراعة والطاقة الشمسية وما بعدها - داخل تكنولوجيا الكم

في 2023، و جائزة نوبل في الكيمياء مُنحت للعديد من العلماء لاكتشافهم النقطة الكمومية وتطويرها. هذه الجسيمات الصغيرة المتلاشية، أصغر بنحو 10,000 مرة من عرض شعرة الإنسان، معروفة بكفاءتها العالية وتألقها الضوئي القابل للضبط (PL)، مما يوفر طيفًا من انبعاث الضوء عبر ألوان مختلفة. يكمن تفرد النقاط الكمومية في بنيتها الشبيهة بالبصلة، مع طبقات متعددة تحمي المادة الأساسية وسطحها مغطى بـ "شعيرات" الجزيئات العضوية.

في حين أن النقاط الكمومية تُرى بشكل شائع في شاشات العرض الرقمية عالية الدقة، فإن شركات مثل مقرها في لوس ألاموس UbiQD (تُنطق "في كل مكان") في طليعة تسخير الخصائص الرائعة للنقاط الكمومية (QDs) في زراعة و طاقة شمسية.

"تسمح لنا النقاط الكمومية بإنشاء فئة منتجات جديدة في الزراعة باستخدام الفلورسنت"، أوضح الرئيس التنفيذي والمؤسس لشركة UbiQD الدكتور. هنتر مكدانيل إلى داخل تقنية الكم.

أحد الجوانب الرئيسية لنهج UbiQD هو الدقة في ضبط حجم وتكوين هذه النقاط الكمومية. يتم تحقيق ذلك من خلال ضبط ظروف التصنيع بدقة، مما يسمح بتغيير بداية الامتصاص وطيف PL عبر الأطوال الموجية. ومن الجدير بالذكر أن UbiQD متخصص في النقاط الكمومية CIS (النحاس والإنديوم والكبريتيد)، مع الاستفادة من حجمها وقابليتها للضبط لتحل محل الأصباغ الفلورية التقليدية أو الفوسفور المخدر.

وأوضح ماكدانيال أن "الأصباغ غير مستقرة تقليديا". "في كثير من الأحيان يحدث التلاشي، والعديد من الأفلام المستخدمة في البيئات الزراعية مثل البيوت الزجاجية يجب أن تستخدم مثبتات الأشعة فوق البنفسجية لتجنب زعزعة الاستقرار."

النقاط الكمومية في الزراعة

حاليًا، تركز UbiQD على تطوير تطبيقات النقاط الكمومية للزراعة المستدامة والطاقة النظيفة، وخاصة تحسين ضوء الشمس في البيوت الزجاجية وتعزيز كفاءة الوحدات الشمسية. في الزراعة، تم تصميم النقاط الكمومية الخاصة بـ UbiQD لدمجها في أغطية الدفيئة، مما يزيد من فوائد الضوء الطبيعي لنمو النبات لزيادة إنتاجية المحاصيل وجودتها. كما تعد UbiQD رائدة في تطوير النقاط الكمومية لتحسين كفاءة الألواح الشمسية، بهدف إحداث ثورة في التقاط الطاقة الشمسية. بالإضافة إلى هذه التطبيقات، تستكشف UbiQD تطبيق تقنيتها للنوافذ الشمسية والأحبار الأمنية، وتقدم حلولاً لتصميمات المباني الذكية وإجراءات مكافحة التزييف.

وأضاف ماكدانيال: "هذا التصميم لديه الكثير من الإمكانات". "باستخدام إعدادات الإضاءة المختلفة القابلة للضبط، يمكنك بالفعل تغيير تركيبة محصولك، مثل جعله يحتوي على المزيد من محتوى السكر أو اللون."

ولكن قبل أن يقرر McDaniel وفريق UbiQD متابعة المزيد من الألوان لمنتجات النقاط الكمومية (التي يمكن أن تنتج هذه التأثيرات)، فإنهم يركزون أكثر على جعل التكنولوجيا ميسورة التكلفة قدر الإمكان.

ونظرًا لإمكانية استخدام النقاط الكمومية في تطبيقات مختلفة، فإن القدرة على تحمل تكاليفها تعد أمرًا أساسيًا لاختراق الأسواق المختلفة. طورت UbiQD عملية حاصلة على براءة اختراع وقابلة للتطوير لإنشاء نقاط كمومية تعتمد على الديناميكا الحرارية بدلاً من الهندسة المعقدة، مما يجعل منتجاتها أكثر سهولة في الوصول إليها. تعمل UbiQD كشركة مصنعة للمواد ومصدر للتكنولوجيا، حيث تبيع النقاط والأفلام الكمومية مباشرة من خلال الموزعين. إنهم يتصورون نموذج B2B طويل المدى، مع الاستفادة من قنوات السوق الحالية.

وأضاف ماكدانيال: "هدفنا هو جعل منتجنا متاحًا على نطاق واسع قدر الإمكان مع أكبر عدد ممكن من تطبيقات المحاصيل المختلفة". "وللقيام بذلك، نقوم بتوسيع نطاق عملية التصنيع لدينا وجعل أفلام النقاط الكمومية الخاصة بنا مدمجة بسهولة أكبر في البنية التحتية الزراعية الحالية."

نظرًا لأن معظم المنشآت الزراعية في جميع أنحاء العالم (خاصة بالقرب من خط الاستواء) تستخدم أغشية بلاستيكية ملفوفة فوق إطارات دفيئة معدنية، يأمل فريق UbiQD في استبدال هذه الصفائح البلاستيكية العادية بمنتج النقاط الكمومية الخاص بهم.

قال ماكدانيال: "الآن لديك سقف يمكنه تعزيز إنتاج محاصيلك، وهو ما يعني بالنسبة للمزارعين هوامش ربح أكبر".

تم إصدار UbiGro Cover، وهو أحد أحدث منتجات الشركة تحت علامتها التجارية الفرعية UbiGro، مؤخرًا في منتصف نوفمبر كفيلم غطاء للدفيئة، والذي يمكن أن يعزز عملية التمثيل الضوئي من خلال مضان قابل للضبط. سيتم شحن السطر الأول من هذا المنتج إلى المزارعين في جميع أنحاء العالم في شهر مارس.

وكما أوضح ماكدانيال، فإن سعر UbiGro أرخص بست مرات تقريبًا من التصميم السابق، حيث تبلغ تكلفة كل قدم مربع 50 سنتًا. في حين أن UbiGro يأتي بلون واحد فقط، تخطط McDaniel للتوسع في ألوان أخرى تستهدف محاصيل مختلفة.

إشعاع النقاط الكمومية

وينبع تألق النقاط الكمومية من كفاءتها في تحويل الضوء الممتص إلى ضوء منبعث. تعمل تقنية UbiQD على تعزيز التحكم الدقيق في العمليات والأغلفة الواقية لتحقيق إنتاجية كمية قريبة من الوحدة (ينبعث منها ما يقرب من 100% من الضوء أثناء امتصاصها) والاستقرار، حتى في البيئات الخارجية الصعبة. تمتد هذه الكفاءة العالية من النطاق المرئي إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR).

يستخدم ماكدانيال وفريقه قدرة النقاط الكمومية على امتصاص الضوء لتطوير منتجات تركز على الطاقة الشمسية، بما في ذلك النوافذ الشمسية.

وأضاف ماكدانيال: "إننا نرى النقاط الكمومية بمثابة العمود الفقري للأسواق الجديدة". "الطاقة الشمسية هي واحدة من هذه الأسواق. لقد رأينا أن النقاط الكمومية قادرة على تعزيز منتجات الطاقة الشمسية الحالية، وربما حتى عشرة أضعاف ذلك».

التركيز على السلامة

إلى جانب إنشاء منتج أكثر إشعاعًا وقابلية للضبط، تعمل UbiQD أيضًا على جعل عملية التصنيع أكثر أمانًا. غالبًا ما يشتمل تخليق النقاط الكمومية التقليدي على مواد خطرة مثل الكادميوم أو الرصاص أو الفوسفين. في المقابل، تركز UbiQD على النقاط الكمومية الأكثر أمانًا المصنوعة من مواد يومية مثل النحاس والزنك والكبريت، وتمتلك تراخيص حصرية لهذه النقاط من مؤسسات مرموقة مثل معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومختبر لوس ألاموس الوطني.

مستقبل مشرق لـ UbiQD

وبالنظر إلى المستقبل، يمكن لتقنية UbiQD أن تُحدث ثورة في العديد من القطاعات الأخرى. يمكن للخصائص الفريدة لنقاطها الكمومية أن تجد تطبيقات في التصوير الطبي، حيث يمكن أن يساعد مضانها القابل للضبط في التشخيص الدقيق. وفي مجال الإلكترونيات، يمكن لهذه النقاط الكمومية تحسين لون وكفاءة شاشات العرض في أجهزة مثل الهواتف الذكية وأجهزة التلفزيون. علاوة على ذلك، فإن الفوائد البيئية والسلامة لنقاط UbiQD الكمومية تجعلها مثالية لمبادرات التنمية المستدامة، مما قد يساهم في حلول طاقة أنظف وأكثر كفاءة في جميع أنحاء العالم. ومن خلال نهجها المبتكر في تكنولوجيا النقاط الكمومية، تستعد UbiQD للتأثير على مختلف الصناعات، وتسخير قوة هذه الجسيمات الصغيرة لتحقيق تقدم كبير.

كينا هيوز-كاستلبيري هي مديرة التحرير في Inside Quantum Technology ومسؤولة التواصل العلمي في JILA (شراكة بين جامعة كولورادو بولدر والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا). تشمل إيقاعاتها الكتابية التكنولوجيا العميقة والحوسبة الكمومية والذكاء الاصطناعي. وقد ظهرت أعمالها في مجلة Scientific American، وDiscover Magazine، وNew Scientist، وArs Technica، والمزيد.

الفئات: الضوئيات, الاحصاء الكمية, بحث

الوسوم (تاج): زراعة, النقاط الكمومية, الطاقة الشمسية, UbiQD

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/a-further-look-at-ubiqds-quantum-dot-technology-for-agriculture-solar-and-beyond/