Μια περαιτέρω ματιά στην τεχνολογία Quantum Dot της UbiQD για τη γεωργία, την ηλιακή ενέργεια και πέρα ​​από αυτήν – Μέσα στην Κβαντική Τεχνολογία

Σε 2023, η Νόμπελ Χημείας απονεμήθηκε σε αρκετούς επιστήμονες για την ανακάλυψη και την ανάπτυξη της κβαντικής κουκκίδας. Αυτά τα εξαφανιζόμενα μικρά σωματίδια, περίπου 10,000 φορές μικρότερα από το πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας, είναι γνωστά για την υψηλή τους απόδοση και τη συντονιζόμενη φωτοφωταύγεια (PL), προσφέροντας ένα φάσμα εκπομπής φωτός σε διάφορα χρώματα. Η μοναδικότητα των κβαντικών κουκκίδων έγκειται στη δομή τους που μοιάζει με κρεμμύδι, με πολλαπλά στρώματα που θωρακίζουν το υλικό του πυρήνα και η επιφάνειά τους καλύπτεται από «τρίχες» οργανικών μορίων.

Ενώ οι κβαντικές κουκκίδες εμφανίζονται πιο συχνά σε ψηφιακές οθόνες υψηλής ανάλυσης, εταιρείες όπως το Los Alamos UbiQD (προφέρεται «πανταχού παρουσία») βρίσκονται στην πρώτη γραμμή της αξιοποίησης των αξιοσημείωτων ιδιοτήτων των κβαντικών κουκκίδων (QDs) σε γεωργία και ηλιακή ενέργεια.

«Οι κβαντικές κουκκίδες μας επιτρέπουν να δημιουργήσουμε μια νέα κατηγορία προϊόντων στη γεωργία χρησιμοποιώντας φθορισμό», εξήγησε ο Διευθύνων Σύμβουλος και ιδρυτής της UbiQD, Δρ. Χάντερ ΜακΝτάνιελ προς την Μέσα στην Κβαντική Τεχνολογία.

Μια βασική πτυχή της προσέγγισης της UbiQD είναι η ακρίβεια στον συντονισμό του μεγέθους και της σύνθεσης αυτών των κβαντικών κουκκίδων. Αυτό επιτυγχάνεται με τη σχολαστική προσαρμογή των συνθηκών κατασκευής, επιτρέποντας μια μετατόπιση στην έναρξη της απορρόφησης και στο φάσμα PL στα μήκη κύματος. Συγκεκριμένα, η UbiQD ειδικεύεται στις κβαντικές κουκκίδες CIS (χαλκός, ίνδιο, σουλφίδιο), αξιοποιώντας το μέγεθος και τη δυνατότητα συντονισμού τους για να αντικαταστήσει τις παραδοσιακές φθορίζουσες βαφές ή τους ντοπαρισμένους φωσφόρους.

«Οι βαφές είναι παραδοσιακά ασταθείς», είπε ο McDaniel. «Συχνά εμφανίζεται ξεθώριασμα και τόσα πολλά φιλμ που χρησιμοποιούνται σε γεωργικά περιβάλλοντα όπως τα θερμοκήπια πρέπει να χρησιμοποιούν σταθεροποιητές υπεριώδους (UV) για να αποφευχθεί η αποσταθεροποίηση».

Quantum Dots στη Γεωργία

Επί του παρόντος, η UbiQD επικεντρώνεται στην προώθηση εφαρμογών κβαντικών κουκκίδων για βιώσιμη γεωργία και καθαρή ενέργεια, ιδιαίτερα βελτιστοποιώντας το ηλιακό φως στα θερμοκήπια και βελτιώνοντας την απόδοση των ηλιακών μονάδων. Στη γεωργία, οι κβαντικές κουκκίδες της UbiQD έχουν σχεδιαστεί για ενσωμάτωση σε καλύμματα θερμοκηπίου, μεγιστοποιώντας τα οφέλη του φυσικού φωτός για την ανάπτυξη των φυτών για την αύξηση της απόδοσης και της ποιότητας των καλλιεργειών. Η UbiQD πρωτοπορεί επίσης στην ανάπτυξη κβαντικών κουκκίδων για τη βελτίωση της απόδοσης των ηλιακών πάνελ, με στόχο να φέρει επανάσταση στη δέσμευση ηλιακής ενέργειας. Πέρα από αυτές τις εφαρμογές, η UbiQD διερευνά την εφαρμογή της τεχνολογίας της για ηλιακά παράθυρα και μελάνια ασφαλείας, προσφέροντας λύσεις για έξυπνα σχέδια κτιρίων και μέτρα κατά της παραχάραξης

"Αυτό το σχέδιο έχει πολλές δυνατότητες", πρόσθεσε ο McDaniel. "Με διαφορετικές ρυθμίσεις φωτισμού με δυνατότητα ρύθμισης, μπορείτε πραγματικά να αλλάξετε τη σύνθεση της καλλιέργειας σας, όπως να την κάνετε να έχει περισσότερη περιεκτικότητα σε ζάχαρη ή χρώμα."

Αλλά προτού η McDaniel και η ομάδα της UbiQD αποφασίσουν να επιδιώξουν περισσότερα χρώματα των προϊόντων κβαντικών κουκίδων τους (τα οποία μπορούν να παράγουν αυτά τα εφέ), επικεντρώνονται περισσότερο στο να κάνουν την τεχνολογία όσο το δυνατόν πιο προσιτή.

Επειδή οι κβαντικές κουκκίδες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διάφορες εφαρμογές, η προσιτή τιμή τους είναι το κλειδί για τη διείσδυση σε διαφορετικές αγορές. Η UbiQD έχει αναπτύξει μια κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, επεκτάσιμη διαδικασία για τη δημιουργία κβαντικών κουκκίδων που βασίζεται στη θερμοδυναμική και όχι στη σύνθετη μηχανική, καθιστώντας τα προϊόντα της πιο προσιτά. Η UbiQD λειτουργεί ως κατασκευαστής υλικών και πηγή τεχνολογίας, πωλώντας απευθείας κβαντικές κουκκίδες και φιλμ μέσω διανομέων. Οραματίζονται ένα μακροπρόθεσμο μοντέλο B2B, αξιοποιώντας τα υπάρχοντα κανάλια της αγοράς.

«Στόχος μας είναι να κάνουμε το προϊόν μας όσο το δυνατόν ευρύτερα προσβάσιμο με όσο το δυνατόν περισσότερες διαφορετικές εφαρμογές καλλιέργειας», πρόσθεσε ο McDaniel. «Για να το κάνουμε αυτό, κλιμακώνουμε τη διαδικασία παραγωγής μας και κάνουμε τις ταινίες κβαντικής κουκκίδας μας να ενσωματώνονται πιο εύκολα στην τρέχουσα αγροτική υποδομή».

Επειδή οι περισσότερες αγροτικές εγκαταστάσεις παγκοσμίως (ιδιαίτερα κοντά στον ισημερινό) χρησιμοποιούν πλαστικές μεμβράνες ντυμένες πάνω από μεταλλικά πλαίσια θερμοκηπίου, η ομάδα της UbiQD ελπίζει να αντικαταστήσει αυτά τα κανονικά πλαστικά φύλλα με το προϊόν κβαντικής κουκκίδας.

«Τώρα έχετε μια στέγη που μπορεί να ενισχύσει τη φυτική σας παραγωγή, κάτι που, για τους αγρότες, σημαίνει μεγαλύτερα περιθώρια κέρδους», είπε ο McDaniel.

Το UbiGro Cover, ένα από τα νεότερα προϊόντα της εταιρείας με την παιδική τους μάρκα UbiGro, κυκλοφόρησε πρόσφατα στα μέσα Νοεμβρίου ως φιλμ κάλυψης θερμοκηπίου, το οποίο μπορεί να βελτιώσει τη φωτοσύνθεση μέσω ρυθμίσιμου φθορισμού. Η πρώτη σειρά αυτού του προϊόντος θα αποσταλεί στους καλλιεργητές σε όλο τον κόσμο τον Μάρτιο.

Όπως εξήγησε ο McDaniel, το UbiGro είναι περίπου έξι φορές φθηνότερο από ένα προηγούμενο σχέδιο, με κάθε τετραγωνικό πόδι να κοστίζει 50 σεντς. Ενώ το UbiGro διατίθεται μόνο σε ένα χρώμα, η McDaniel σχεδιάζει να επεκταθεί και σε άλλα χρώματα που στοχεύουν σε διαφορετικές καλλιέργειες.

Η ακτινοβολία των κβαντικών κουκκίδων

Η λαμπρότητα των κβαντικών κουκκίδων πηγάζει από την αποτελεσματικότητά τους στη μετατροπή του απορροφούμενου φωτός σε εκπεμπόμενο φως. Η UbiQD αξιοποιεί τον έλεγχο της διαδικασίας ακριβείας και τα προστατευτικά κελύφη για να επιτύχει κβαντικές αποδόσεις σχεδόν μονάδας (εκπέμποντας σχεδόν το 100% του φωτός καθώς απορροφούν) και σταθερότητα, ακόμη και σε δύσκολα εξωτερικά περιβάλλοντα. Αυτή η υψηλή απόδοση εκτείνεται από το ορατό έως το εγγύς υπέρυθρο (NIR) εύρος.

Ο McDaniel και η ομάδα του χρησιμοποιούν την ικανότητα των κβαντικών κουκκίδων να απορροφούν φως για να αναπτύξουν προϊόντα που εστιάζουν στην ηλιακή ενέργεια, συμπεριλαμβανομένων των ηλιακών παραθύρων.

«Βλέπουμε τις κβαντικές κουκκίδες ως λυχνία σε νέες αγορές», πρόσθεσε ο McDaniel. «Η ηλιακή ενέργεια είναι μία από αυτές τις αγορές. Έχουμε δει τις κβαντικές κουκκίδες να είναι σε θέση να ενισχύσουν τα τρέχοντα ηλιακά προϊόντα, πιθανώς και δέκα φορές περισσότερο».

Εστίαση στην Ασφάλεια

Εκτός από τη δημιουργία ενός πιο λαμπερού και ρυθμιζόμενου προϊόντος, η UbiQD εργάζεται επίσης για να κάνει τη διαδικασία κατασκευής της ασφαλέστερη. Η παραδοσιακή σύνθεση κβαντικών κουκκίδων συχνά περιλαμβάνει επικίνδυνα υλικά όπως το κάδμιο, ο μόλυβδος ή οι φωσφίνες. Αντίθετα, η UbiQD εστιάζει σε ασφαλέστερες κβαντικές κουκκίδες κατασκευασμένες από καθημερινά υλικά όπως χαλκός, ψευδάργυρος και θείο, κατέχοντας αποκλειστικές άδειες για αυτές τις κουκκίδες από αναγνωρισμένα ιδρύματα όπως το MIT και το Los Alamos National Lab.

Ένα λαμπρό μέλλον για το UbiQD

Κοιτάζοντας το μέλλον, η τεχνολογία της UbiQD θα μπορούσε να φέρει επανάσταση σε πολλούς άλλους τομείς. Οι μοναδικές ιδιότητες των κβαντικών κουκκίδων τους θα μπορούσαν να βρουν εφαρμογές στην ιατρική απεικόνιση, όπου ο ρυθμιζόμενος φθορισμός τους μπορεί να βοηθήσει στην ακριβή διάγνωση. Στα ηλεκτρονικά, αυτές οι κβαντικές κουκκίδες θα μπορούσαν να βελτιώσουν το χρώμα και την αποτελεσματικότητα των οθονών σε συσκευές όπως smartphone και τηλεοράσεις. Επιπλέον, τα οφέλη για το περιβάλλον και την ασφάλεια των κβαντικών κουκκίδων του UbiQD τα καθιστούν ιδανικά για πρωτοβουλίες βιώσιμης ανάπτυξης, συμβάλλοντας δυνητικά σε καθαρότερες και πιο αποδοτικές ενεργειακές λύσεις παγκοσμίως. Με την καινοτόμο προσέγγισή τους στην τεχνολογία κβαντικών κουκκίδων, η UbiQD είναι έτοιμη να επηρεάσει διάφορες βιομηχανίες, αξιοποιώντας τη δύναμη αυτών των μικροσκοπικών σωματιδίων για να επιφέρει σημαντικές προόδους.

Ο Kenna Hughes-Castleberry είναι ο Managing Editor στο Inside Quantum Technology και ο Science Communicator στο JILA (μια συνεργασία μεταξύ του University of Colorado Boulder και του NIST). Τα συγγραφικά της beats περιλαμβάνουν τη βαθιά τεχνολογία, τον κβαντικό υπολογισμό και την τεχνητή νοημοσύνη. Η δουλειά της έχει παρουσιαστεί στα περιοδικά Scientific American, Discover Magazine, New Scientist, Ars Technica και άλλα.

Κατηγορίες: φωτονική, κβαντική υπολογιστική, έρευνα

Ετικέτες: γεωργία, κβαντικές κουκίδες, ηλιακή ενέργεια, UbiQD

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/a-further-look-at-ubiqds-quantum-dot-technology-for-agriculture-solar-and-beyond/