農業、太陽光発電などのための UbiQD の量子ドット技術をさらに詳しく見る – Inside Quantum Technology

2023で、 ノーベル化学賞 量子ドットの発見と開発に対して数人の科学者に授与されました。これらの消えゆくほど小さな粒子は、人間の髪の毛の幅の約 10,000 分の XNUMX であり、その高い効率と調整可能なフォトルミネッセンス (PL) で知られており、さまざまな色の発光スペクトルを提供します。量子ドットの独自性は、コア材料を保護する複数の層と有機分子の「毛」で表面が覆われたタマネギのような構造にあります。

量子ドットは高解像度のデジタル ディスプレイで最も一般的に見られますが、ロス アラモスに本拠を置く企業のような企業は、 ユビQD (「ユビキティ」と発音) は、量子ドット (QD) の顕著な特性を活用する最前線にいます。 農業 および 太陽光エネルギー。

「量子ドットにより、蛍光を利用した農業分野で新しい製品カテゴリーを生み出すことができます」とUbiQDのCEO兼創設者である博士は説明しました。 ハンター・マクダニエル 〜へ 量子技術の内部.

UbiQD のアプローチの重要な側面は、これらの量子ドットのサイズと構成を正確に調整することです。これは、製造条件を細心の注意を払って調整することで達成され、波長全体での吸収開始と PL スペクトルのシフトを可能にします。特に、UbiQD は CIS (銅、インジウム、硫化物) 量子ドットに特化しており、そのサイズと調整可能性を利用して、従来の蛍光色素やドープされた蛍光体を置き換えます。

「染料は伝統的に不安定です」とマクダニエル氏は詳しく説明しました。 「退色が頻繁に発生するため、温室などの農業環境で使用されるフィルムの多くは、不安定化を避けるために紫外線 (UV) 安定剤を使用する必要があります。」

農業における量子ドット

現在、UbiQD は、持続可能な農業とクリーン エネルギー、特に温室での太陽光の最適化と太陽電池モジュールの効率向上のための量子ドット アプリケーションの進歩に注力しています。農業では、UbiQD の量子ドットは温室の覆いに統合されるように設計されており、植物の成長に自然光の利点を最大限に活用して作物の収量と品質を向上させます。 UbiQD はまた、太陽エネルギーの捕捉に革命を起こすことを目指し、太陽電池パネルの効率を向上させるための量子ドットの開発にも先駆者として取り組んでいます。これらの用途を超えて、UbiQD はソーラー ウィンドウやセキュリティ インクへのテクノロジーの応用を模索し、スマート ビルディング デザインや偽造防止対策のためのソリューションを提供しています。

「このデザインには多くの可能性があります」とマクダニエル氏は付け加えた。 「調整可能な光の設定を変えることで、糖度や色を増やすなど、作物の組成を実際に変えることができます。」

しかし、マクダニエル氏と UbiQD チームは、量子ドット製品 (これらの効果を生み出すことができる) の色をさらに追求することを決定する前に、テクノロジーを可能な限り手頃な価格にすることに重点を置いています。

量子ドットはさまざまな用途に使用できるため、その手頃な価格がさまざまな市場に浸透するための鍵となります。 UbiQD は、複雑な工学ではなく熱力学に依存した量子ドットを作成するための特許取得済みのスケーラブルなプロセスを開発し、その製品をより利用しやすくしています。 UbiQD は材料メーカーおよび技術ソースとして活動し、代理店を通じて量子ドットとフィルムを直接販売しています。彼らは、既存の市場チャネルを活用した長期的な B2B モデルを構想しています。

「私たちの目標は、できるだけ多くの作物用途で当社の製品をできるだけ広く利用できるようにすることです」とマクダニエル氏は付け加えた。 「これを実現するために、私たちは製造プロセスを拡大し、量子ドットフィルムを現在の農業インフラにもっと簡単に統合できるようにしています。」

世界中のほとんどの農業施設（特に赤道付近）では、金属製の温室フレームにプラスチック フィルムを掛けて使用しているため、UbiQD チームは、これらの通常のプラスチック シートを量子ドット製品に置き換えたいと考えています。

「これで作物の生産量を増やすことができる屋根ができました。これは農家にとって利益率の拡大を意味します」とマクダニエル氏は語った。

同社の子ブランド UbiGro の最新製品の 1 つである UbiGro Cover は、調整可能な蛍光によって光合成を強化できる温室カバー フィルムとして最近 11 月中旬にリリースされました。この製品の最初のラインは、3月に世界中の生産者に出荷されます。

マクダニエル氏が説明したように、UbiGro は以前のデザインよりもおよそ 50 倍安くなり、XNUMX 平方フィート当たりのコストは XNUMX セントになります。 UbiGro は XNUMX 色のみですが、マクダニエル氏はさまざまな作物を対象とした他の色も展開する予定です。

量子ドットの輝き

量子ドットの輝きは、吸収された光を放出された光に変換する効率から生まれます。 UbiQD は、精密なプロセス制御と保護シェルを活用して、困難な外部環境においても、ほぼ単一の量子収量 (吸収時にほぼ 100% の光を放出) と安定性を実現します。この高い効率は、可視光から近赤外 (NIR) の範囲に及びます。

マクダニエル氏と彼のチームは、量子ドットの光を吸収する能力を利用して、ソーラーウィンドウなどの太陽エネルギーに焦点を当てた製品を開発しています。

「私たちは量子ドットが新たな市場への要であると考えています」とマクダニエル氏は付け加えた。 「太陽エネルギーはこうした市場の 1 つです。私たちは、量子ドットが現在のソーラー製品をおそらく 10 倍も強化できることを確認してきました。」

安全性へのこだわり

UbiQD は、より放射性が高く調整可能な製品を作成することに加えて、製造プロセスをより安全にすることにも取り組んでいます。従来の量子ドット合成には、カドミウム、鉛、ホスフィンなどの危険物質が含まれることがよくあります。対照的に、UbiQD は、銅、亜鉛、硫黄などの日常的な材料から作られたより安全な量子ドットに焦点を当てており、MIT やロスアラモス国立研究所などの権威ある機関からこれらのドットの独占的ライセンスを保持しています。

UbiQD の明るい未来

将来に目を向けると、UbiQD のテクノロジーは他の多くの分野に革命を起こす可能性があります。量子ドットのユニークな特性は、調整可能な蛍光が正確な診断に役立つ医療画像処理に応用できる可能性があります。エレクトロニクス分野では、これらの量子ドットはスマートフォンやテレビなどのデバイスのディスプレイの色と効率を向上させる可能性があります。さらに、UbiQD の量子ドットの環境と安全性の利点により、量子ドットは持続可能な開発の取り組みにとって理想的なものとなり、世界中でよりクリーンでより効率的なエネルギー ソリューションに貢献する可能性があります。 UbiQD は、量子ドット技術への革新的なアプローチにより、これらの小さな粒子の力を利用して大きな進歩をもたらし、さまざまな業界に影響を与える準備ができています。

Kenna Hughes-Castleberry は、Inside Quantum Technology の編集長であり、JILA (コロラド大学ボルダー大学と NIST のパートナーシップ) のサイエンス コミュニケーターです。 彼女の執筆ビートには、ディープ テクノロジー、量子コンピューティング、AI が含まれます。 彼女の研究は、Scientific American、Discover Magazine、New Scientist、Ars Technica などで特集されています。

カテゴリー： フォトニクス, 量子コンピューティング, 研究

タグ： 農業, 量子ドット, 太陽光発電, ユビQD

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• 情報源： https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/a-further-look-at-ubiqds-quantum-dot-technology-for-agriculture-solar-and-beyond/