Een nadere blik op UbiQD's Quantum Dot-technologie voor landbouw, zonne-energie en daarbuiten – Inside Quantum Technology

In 2023 de Nobelprijs voor chemie werd toegekend aan verschillende wetenschappers voor de ontdekking en ontwikkeling van de quantum dot. Deze verdwijnend kleine deeltjes, ongeveer 10,000 keer kleiner dan de breedte van een mensenhaar, staan ​​bekend om hun hoge efficiëntie en instelbare fotoluminescentie (PL), die een spectrum van lichtemissie in verschillende kleuren bieden. Het unieke van kwantumdots ligt in hun ui-achtige structuur, met meerdere lagen die het kernmateriaal afschermen en hun oppervlak bedekt is met 'haren' van organische moleculen.

Hoewel quantum dots het meest worden gezien op digitale displays met hoge resolutie, zijn bedrijven zoals Los Alamos gevestigd UbiQD (uitgesproken als “ubiquity”) lopen voorop bij het benutten van de opmerkelijke eigenschappen van kwantumdots (QD’s) in landbouw en zonne energie.

“Quantum dots stellen ons in staat een nieuwe productcategorie in de landbouw te creëren met behulp van fluorescentie”, legt UbiQD CEO en oprichter Dr. Jager McDaniel naar Binnen Quantum Technologie.

Een belangrijk aspect van de aanpak van UbiQD is de precisie bij het afstemmen van de grootte en samenstelling van deze kwantumdots. Dit wordt bereikt door de productieomstandigheden nauwgezet aan te passen, waardoor een verschuiving in het begin van de absorptie en het PL-spectrum over de golflengten mogelijk wordt. UbiQD is met name gespecialiseerd in CIS-kwantumdots (koper, indium, sulfide), waarbij gebruik wordt gemaakt van hun omvang en afstembaarheid om traditionele fluorescerende kleurstoffen of gedoteerde fosforen te vervangen.

“Kleurstoffen zijn traditioneel onstabiel”, legt McDaniel uit. "Er treedt vaak vervaging op, en veel films die in agrarische omgevingen zoals kassen worden gebruikt, moeten ultraviolette (UV) stabilisatoren gebruiken om destabilisatie te voorkomen."

Kwantumdots in de landbouw

Momenteel concentreert UbiQD zich op het bevorderen van quantum dot-toepassingen voor duurzame landbouw en schone energie, met name het optimaliseren van zonlicht in kassen en het verbeteren van de efficiëntie van zonnepanelen. In de landbouw zijn de quantum dots van UbiQD ontworpen voor integratie in kasbedekkingen, waardoor de voordelen van natuurlijk licht voor de plantengroei worden gemaximaliseerd om de gewasopbrengst en -kwaliteit te verhogen. UbiQD is ook een pionier in de ontwikkeling van kwantumdots om de efficiëntie van zonnepanelen te verbeteren, met als doel een revolutie teweeg te brengen in de opvang van zonne-energie. Naast deze toepassingen onderzoekt UbiQD de toepassing van hun technologie voor zonne-energieramen en beveiligingsinkten, en biedt oplossingen voor slimme gebouwontwerpen en maatregelen tegen namaak.

“Dit ontwerp heeft veel potentieel”, voegde McDaniel eraan toe. “Met verschillende instelbare lichtinstellingen kun je daadwerkelijk de samenstelling van je gewas veranderen, bijvoorbeeld door het meer suikergehalte of kleur te geven.”

Maar voordat McDaniel en het UbiQD-team besluiten om meer kleuren van hun quantum dot-producten na te streven (die deze effecten kunnen veroorzaken), zijn ze meer gefocust op het zo betaalbaar mogelijk maken van de technologie.

Omdat kwantumdots voor verschillende toepassingen kunnen worden gebruikt, is de betaalbaarheid ervan cruciaal voor het penetreren van verschillende markten. UbiQD heeft een gepatenteerd, schaalbaar proces ontwikkeld voor het creëren van kwantumdots dat berust op thermodynamica in plaats van op complexe engineering, waardoor zijn producten toegankelijker worden. UbiQD opereert als materiaalfabrikant en technologiebron en verkoopt rechtstreeks quantum dots en films via distributeurs. Ze voorzien een B2B-model voor de lange termijn, waarbij gebruik wordt gemaakt van bestaande marktkanalen.

"Ons doel is om ons product zo breed mogelijk toegankelijk te maken met zoveel mogelijk verschillende gewastoepassingen", aldus McDaniel. “Om dit te doen schalen we ons productieproces op en maken we onze quantum dot-films gemakkelijker te integreren in de huidige landbouwinfrastructuur.”

Omdat de meeste landbouwfaciliteiten wereldwijd (vooral nabij de evenaar) plastic films gebruiken die over metalen kasframes zijn gedrapeerd, hoopt het UbiQD-team deze normale plastic platen te vervangen door hun quantum dot-product.

“Nu heb je een dak dat je gewasproductie kan stimuleren, wat voor boeren grotere winstmarges betekent”, zegt McDaniel.

UbiGro Cover, een van de nieuwste producten van het bedrijf onder het dochtermerk UbiGro, werd onlangs medio november uitgebracht als kasdekfolie, die de fotosynthese kan verbeteren door middel van instelbare fluorescentie. De eerste lijn van dit product wordt in maart naar telers over de hele wereld verzonden.

Zoals McDaniel uitlegde, is UbiGro ongeveer zes keer goedkoper dan een eerder ontwerp, waarbij elke vierkante meter 50 cent kost. Hoewel UbiGro slechts in één kleur verkrijgbaar is, is McDaniel van plan uit te breiden naar andere kleuren gericht op verschillende gewassen.

De uitstraling van Quantum Dots

De schittering van kwantumdots komt voort uit hun efficiëntie bij het omzetten van geabsorbeerd licht in uitgestraald licht. UbiQD maakt gebruik van nauwkeurige procescontrole en beschermende omhulsels om kwantumopbrengsten van bijna eenheid te bereiken (die bijna 100% van het licht uitstralen terwijl ze absorberen) en stabiliteit, zelfs in uitdagende externe omgevingen. Dit hoge rendement strekt zich uit van het zichtbare tot het nabij-infrarode (NIR) bereik.

McDaniel en zijn team gebruiken het vermogen van de kwantumstippen om licht te absorberen om op zonne-energie gerichte producten te ontwikkelen, waaronder zonneramen.

“Wij zien kwantumdots als een spil naar nieuwe markten”, voegde McDaniel eraan toe. “Zonne-energie is een van deze markten. We hebben gezien dat quantum dots de huidige zonneproducten kunnen verbeteren, mogelijk zelfs tien keer zoveel.”

Een focus op veiligheid

Naast het creëren van een stralender en afstembaarder product, werkt UbiQD ook aan het veiliger maken van het productieproces. Bij traditionele quantum dot-synthese zijn vaak gevaarlijke materialen zoals cadmium, lood of fosfines betrokken. UbiQD richt zich daarentegen op veiliger kwantumdots gemaakt van alledaagse materialen zoals koper, zink en zwavel, en beschikt voor deze dots over exclusieve licenties van prestigieuze instellingen als MIT en Los Alamos National Lab.

Een mooie toekomst voor UbiQD

Kijkend naar de toekomst zou de technologie van UbiQD een revolutie teweeg kunnen brengen in tal van andere sectoren. De unieke eigenschappen van hun kwantumdots zouden toepassingen kunnen vinden in de medische beeldvorming, waar hun afstembare fluorescentie kan helpen bij nauwkeurige diagnostiek. In de elektronica kunnen deze kwantumdots de kleur en efficiëntie van beeldschermen op apparaten zoals smartphones en tv's verbeteren. Bovendien maken de milieu- en veiligheidsvoordelen van de quantum dots van UbiQD ze ideaal voor duurzame ontwikkelingsinitiatieven, die mogelijk kunnen bijdragen aan schonere en efficiëntere energieoplossingen wereldwijd. Met hun innovatieve benadering van quantum dot-technologie staat UbiQD klaar om verschillende industrieën te beïnvloeden, door de kracht van deze kleine deeltjes te benutten om aanzienlijke vooruitgang te boeken.

Kenna Hughes-Castleberry is de Managing Editor bij Inside Quantum Technology en de Science Communicator bij JILA (een partnerschap tussen de University of Colorado Boulder en NIST). Haar schrijfstijlen omvatten deep tech, quantum computing en AI. Haar werk is te zien in Scientific American, Discover Magazine, New Scientist, Ars Technica en meer.

Categorieën: fotonica, quantum computing, onderzoek

Tags: landbouw, quantum dots, zonne-energie, UbiQD

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/a-further-look-at-ubiqds-quantum-dot-technology-for-agriculture-solar-and-beyond/