En ytterligare titt på UbiQD:s Quantum Dot Technology for Agriculture, Solar and Beyond – Inside Quantum Technology

I 2023, den Nobelpris i kemi tilldelades flera forskare för upptäckten och utvecklingen av kvantpunkten. Dessa försvinnande små partiklar, cirka 10,000 XNUMX gånger mindre än bredden på ett mänskligt hårstrå, är kända för sin höga effektivitet och avstämbara fotoluminescens (PL), som erbjuder ett spektrum av ljusemission i olika färger. Det unika med kvantprickar ligger i deras lökliknande struktur, med flera lager som skyddar kärnmaterialet och deras yta täckt av organiska molekyl-"hår".

Medan kvantprickar oftast ses i högupplösta digitala skärmar, företag som Los Alamos-baserade UbiQD (uttalas "ubiquity") ligger i framkant när det gäller att utnyttja de anmärkningsvärda egenskaperna hos quantum dots (QDs) i jordbruket och solenergi.

"Quantum dots tillåter oss att skapa en ny produktkategori inom jordbruket med hjälp av fluorescens," förklarade UbiQDs VD och grundare Dr. Hunter McDaniel till Inuti Quantum Technology.

En nyckelaspekt av UbiQD:s tillvägagångssätt är precisionen i att justera storleken och sammansättningen av dessa kvantprickar. Detta uppnås genom att noggrant justera tillverkningsförhållandena, vilket möjliggör en förskjutning i absorptionsstart och PL-spektrum över våglängder. UbiQD är särskilt specialiserat på CIS (koppar, indium, sulfid) kvantprickar, och utnyttjar deras storlek och anpassningsbarhet för att ersätta traditionella fluorescerande färgämnen eller dopade fosforer.

"Färgämnen är traditionellt instabila," utvecklade McDaniel. "Ofta blekning inträffar, och så många filmer som används i jordbruksmiljöer som växthus måste använda ultravioletta (UV) stabilisatorer för att undvika destabilisering."

Quantum Dots in Agriculture

För närvarande koncentrerar UbiQD sig på att utveckla kvantpricktillämpningar för hållbart jordbruk och ren energi, särskilt att optimera solljus i växthus och förbättra solcellsmodulernas effektivitet. Inom jordbruket är UbiQDs kvantprickar konstruerade för att integreras i växthusbeläggningar, vilket maximerar fördelarna med naturligt ljus för växttillväxt för att öka skördens avkastning och kvalitet. UbiQD är också banbrytande för utvecklingen av kvantprickar för att förbättra solpanelens effektivitet, med syfte att revolutionera solenergifångst. Utöver dessa applikationer undersöker UbiQD tillämpningen av deras teknologi för solfönster och säkerhetsbläck, och erbjuder lösningar för smarta byggnadsdesigner och åtgärder mot förfalskning

"Denna design har mycket potential," tillade McDaniel. "Med olika inställbara ljusinställningar kan du faktiskt ändra sammansättningen av din gröda, som att få den att ha mer sockerhalt eller färg."

Men innan McDaniel och UbiQD-teamet bestämmer sig för att satsa på fler färger av sina quantum dot-produkter (som kan ge dessa effekter), är de mer fokuserade på att göra tekniken så prisvärd som möjligt.

Eftersom kvantprickar kan användas för olika applikationer är deras överkomliga priser nyckeln till att penetrera olika marknader. UbiQD har utvecklat en patenterad, skalbar process för att skapa kvantprickar som förlitar sig på termodynamik snarare än komplex ingenjörskonst, vilket gör dess produkter mer tillgängliga. UbiQD verkar som en materialtillverkare och teknikkälla, som direkt säljer kvantprickar och filmer via distributörer. De föreställer sig en långsiktig B2B-modell som utnyttjar befintliga marknadskanaler.

"Vårt mål är att göra vår produkt så allmänt tillgänglig som möjligt med så många olika grödor som möjligt," tillade McDaniel. "För att göra detta skalar vi vår tillverkningsprocess och gör våra kvantprickfilmer lättare integrerade i den nuvarande jordbruksinfrastrukturen."

Eftersom de flesta jordbruksanläggningar världen över (särskilt nära ekvatorn) använder plastfilmer draperade över växthusramar av metall, hoppas UbiQD-teamet kunna ersätta dessa vanliga plastark med sin kvantprickprodukt.

"Nu har du ett tak som kan öka din växtproduktion, vilket för bönder innebär större vinstmarginaler", sa McDaniel.

UbiGro Cover, en av företagets nyaste produkter under deras barnmärke UbiGro, släpptes nyligen i mitten av november som en täckfilm för växthus, som kan förbättra fotosyntesen genom avstämbar fluorescens. Den första linjen av denna produkt kommer att levereras till odlare över hela världen i mars.

Som McDaniel förklarade är UbiGro ungefär sex gånger billigare än en tidigare design, där varje kvadratmeter kostar 50 cent. Medan UbiGro bara finns i en färg, planerar McDaniel att expandera till andra färger som är inriktade på olika grödor.

Kvantprickarnas utstrålning

Kvantprickarnas briljans härrör från deras effektivitet när det gäller att omvandla absorberat ljus till emitterat ljus. UbiQD utnyttjar precisionsprocesskontroll och skyddande skal för att uppnå nästan enhetliga kvantutbyten (avger nästan 100 % av ljuset när de absorberar) och stabilitet, även i utmanande yttre miljöer. Denna höga effektivitet sträcker sig från det synliga till det nära infraröda (NIR) området.

McDaniel och hans team använder kvantprickarnas förmåga att absorbera ljus för att utveckla solenergifokuserade produkter, inklusive solfönster.

"Vi ser kvantprickar som en nyckel till nya marknader," tillade McDaniel. "Solenergi är en av dessa marknader. Vi har sett kvantprickar kunna förbättra nuvarande solprodukter, möjligen till och med tio gånger så mycket.”

Fokus på säkerhet

Förutom att skapa en mer strålande och avstämbar produkt, arbetar UbiQD också för att göra sin tillverkningsprocess säkrare. Traditionell kvantpricksyntes involverar ofta farliga material som kadmium, bly eller fosfiner. Däremot fokuserar UbiQD på säkrare kvantprickar gjorda av vardagliga material som koppar, zink och svavel, och har exklusiva licenser för dessa prickar från prestigefyllda institutioner som MIT och Los Alamos National Lab.

En ljus framtid för UbiQD

Inför framtiden kan UbiQDs teknologi revolutionera många andra sektorer. De unika egenskaperna hos deras kvantprickar kan hitta tillämpningar inom medicinsk bildbehandling, där deras avstämbara fluorescens kan hjälpa till med exakt diagnostik. Inom elektronik kan dessa kvantprickar förbättra färgen och effektiviteten hos skärmar i enheter som smartphones och TV-apparater. Dessutom gör miljö- och säkerhetsfördelarna med UbiQD:s kvantprickar dem idealiska för hållbara utvecklingsinitiativ, vilket potentiellt kan bidra till renare och effektivare energilösningar över hela världen. Med sitt innovativa förhållningssätt till kvantprickteknologi är UbiQD redo att påverka olika industrier och utnyttja kraften hos dessa små partiklar för att åstadkomma betydande framsteg.

Kenna Hughes-Castleberry är chefredaktör på Inside Quantum Technology och Science Communicator på JILA (ett partnerskap mellan University of Colorado Boulder och NIST). Hennes skrivbeats inkluderar deep tech, quantum computing och AI. Hennes arbete har visats i Scientific American, Discover Magazine, New Scientist, Ars Technica och mer.

Kategorier: fotonik, kvantkalkylering, forskning

Taggar: jordbruket, kvantprickar, solenergi, UbiQD

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/a-further-look-at-ubiqds-quantum-dot-technology-for-agriculture-solar-and-beyond/