2023 रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार: क्वांटम डॉट्स

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क्वांटम डॉट्स

मेटा विवरण – रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार प्रतिवर्ष उन वैज्ञानिकों को दिया जाता है जिन्होंने रसायन विज्ञान के क्षेत्र में उत्कृष्ट योगदान दिया है। यह 1895 में अल्फ्रेड नोबेल की वसीयत द्वारा स्थापित पांच नोबेल पुरस्कारों में से एक है।

2023 रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार “क्वांटम डॉट्स की खोज और संश्लेषण के लिए” मौंगी जी. बावेंडी, लुईस ई. ब्रूस और एलेक्सी आई. एकिमोव को प्रदान किया गया। ये नैनोस्केल सेमीकंडक्टर कण हैं जिनमें अपने आकार और संरचना के कारण अद्वितीय ऑप्टिकल और इलेक्ट्रॉनिक गुण होते हैं।

क्वांटम डॉट्स बनाने वाली सामग्री

वे सामान्यत: कैडमियम सेलेनाइड (सीडीएसई), लेड सल्फाइड (पीबीएस), या इंडियम आर्सेनाइड (आईएनएएस) जैसी सामग्रियों से निर्मित होते हैं और इनका आकार कुछ नैनोमीटर के क्रम में होता है।

क्वांटम डॉट्स के बारे में विशिष्टता

छोटे आकार वाले ये छोटे कण क्वांटम यांत्रिक प्रभाव प्रदर्शित करते हैं, जो उन्हें विशिष्ट विशेषताएं प्रदान करते हैं। ये विभिन्न अनुप्रयोगों, विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स और प्रकाशिकी के क्षेत्र में मूल्यवान हैं। अपनी विशिष्ट विशेषताओं के कारण क्वांटम डॉट्स की खोज को 2023 रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार दिया गया।

क्वांटम डॉट्स के गुण जो उन्हें जीवन में अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी बनाते हैं –

इन बहुत छोटे, अर्धचालक क्वांटम डॉट्स का अद्वितीय आकार, संरचना और इलेक्ट्रॉनिक गुण उन्हें विभिन्न अनुप्रयोगों और नई प्रौद्योगिकियों के लिए बहुत उपयोगी बनाते हैं।

  1. प्रकाशकीय अनुप्रयोग: अपनी चमकीले और शुद्ध रंगों के कारण क्वांटम डॉट्स के प्रकाशकीय अनुप्रयोग हैं। उनके पास इंद्रधनुषी रंग उत्सर्जित करने की क्षमता भी है। उनके द्वारा उत्सर्जित रंगों में उच्च क्षमता, लंबा जीवनकाल और उच्च विलुप्ति गुणांक होते हैं।
  2. शून्य-आयाम: क्वांटम डॉट्स की शून्य-आयामी प्रकृति के कारण उनके पास उच्च-आयामी संरचनाओं की तुलना में  घनत्व अधिक तीव्र होता है।
  3. छोटा आकार: उनके छोटे आकार का अर्थ है कि इलेक्ट्रॉनों को बड़े कणों की तरह दूर तक यात्रा नहीं करनी पड़ती है इस प्रकार इलेक्ट्रॉनिक उपकरण तेजी से कार्य कर सकते हैं। डॉट्स का छोटा आकार उन्हें शरीर में कहीं भी जाने की अनुमति देता है जिससे वे चिकित्सा इमेजिंग, बायोसेंसर आदि जैसे विभिन्न जैव-चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होते हैं।

क्वांटम डॉट्स के अनुप्रयोग

  1. प्रदर्शन: क्वांटम डॉट डिस्प्ले (क्यूएलईडी) जैसी डिस्प्ले तकनीकों में उनका सामान्यत: उपयोग किया जाता है। वे डिस्प्ले उपकरणों में रंग सटीकता, चमक और ऊर्जा दक्षता बढ़ाते हैं।
  2. प्रकाश व्यवस्था: उनका उपयोग ऊर्जा-कुशल और उच्च-गुणवत्ता वाले प्रकाश व्यवस्था समाधानों में किया जा सकता है। वे सटीक रंग प्रतिपादन और तापमान नियंत्रण के साथ सफेद प्रकाश का उत्पादन सक्षम करते हैं।
  3. जैविक और चिकित्सा इमेजिंग: वे जैविक और चिकित्सा इमेजिंग में फ्लोरोसेंट लेबल के रूप में कार्यरत हैं।
  4. सौर सेल: उनका उपयोग सौर सेल की दक्षता में सुधार के लिए फोटोवोल्टिक उपकरणों में किया जाता है।
  5. क्वांटम डॉट लेजर: उनका उपयोग लेजर प्रौद्योगिकी में विशेष रूप से दूरसंचार और डेटा ट्रांसमिशन अनुप्रयोगों में किया जाता है।
  6. क्वांटम कंप्यूटिंग: शोधकर्ता क्वांटम कंप्यूटिंग में क्वबिट्स (क्वांटम बिट्स) के रूप में क्वांटम डॉट्स के उपयोग की खोज कर रहे हैं। वे बेहतर क्वांटम कंप्यूटिंग क्षमताओं की क्षमता प्रदान करते हैं।
  7. सेंसर: उन्हें पर्यावरण निगरानी, चिकित्सा निदान और सुरक्षा सहित विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए सेंसर में शामिल किया जा सकता है।
  8. अनु-उत्प्रेरण: वे रासायनिक प्रतिक्रियाओं में उत्प्रेरक के रूप में कार्य कर सकते हैं जिससे रासायनिक प्रक्रियाओं का अधिक कुशल और सटीक नियंत्रण सक्षम होता है।
  9. डेटा संग्रहण: उनके छोटे आकार और ट्यून करने योग्य गुणों के कारण उन्हें उच्च-घनत्व डेटा संग्रहण में उनकी क्षमता के लिए अध्ययन किया गया है।
  10. सुरक्षा और जालसाजी-रोधी: उनका उपयोग जालसाजी-रोधी अनुप्रयोगों में किया जा सकता है। उनके अद्वितीय ऑप्टिकल गुण विभिन्न उत्पादों और दस्तावेज़ों में सुरक्षा मार्कर के रूप में कार्य कर सकते हैं।
  11. ड्रग डिलीवरी: कार्यात्मक क्वांटम डॉट्स का उपयोग ड्रग डिलीवरी सिस्टम में किया जा सकता है जिससे विशिष्ट कोशिकाओं या ऊतकों को लक्षित करने और औषधीयों की नियंत्रित रिहाई में सुधार करने में सहायता मिलती है।
  12. पर्यावरण संवेदन: उनका उपयोग पर्यावरण सेंसर में प्रदूषकों, विषाक्त पदार्थों और वायु एवं जल में अन्य पदार्थों का पता लगाने के लिए किया जा सकता है।

क्वांटम डॉट्स का उपयोग

उनके गुण उन्हें अद्वितीय इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग के लिए आदर्श बनाते हैं जिनमें सम्मिलित हैं:

  1. ट्रांजिस्टर,
  2. सौलर सेल,
  3. अल्ट्राफास्ट ऑल-ऑप्टिकल स्विच और लॉजिक गेट, और
  4. क्वांटम कम्प्यूटिंग।

क्वांटम डॉट्स के गुण

  1. आकार-निर्भर ऑप्टिकल गुण: क्वांटम डॉट का आकार बदलकर उत्सर्जन रंग को नियंत्रित किया जा सकता है। इस तरह आकार और ऑप्टिकल गुण संयुक्त होते हैं।
  2. चमक: वे बहुत चमकीले हो सकते हैं और एक उच्च क्वांटम उपज होती है, जो उन्हें डिस्प्ले और जैविक इमेजिंग जैसे अनुप्रयोगों के लिए मूल्यवान बनाती है।
  3. दीर्घायु: वे प्राय: पारंपरिक जैविक रंगों की तुलना में अधिक स्थिर और लंबे समय तक चलने वाले होते हैं, जो विभिन्न अनुप्रयोगों में लाभदायक है।
  4. उच्च अवशोषण क्रॉस-सेक्शन: उनके पास एक उच्च अवशोषण क्रॉस-सेक्शन होता है जिससे वे प्रकाश ऊर्जा को कुशलतापूर्वक पकड़ और रूपांतरित कर सकते हैं जैसे सौलर सेल में विद्युत ऊर्जा।
  5. बहुमुखी प्रतिभा: उन्हें विभिन्न सामग्रियों से संश्लेषित किया जा सकता है और विशिष्ट गुणों के लिए इंजीनियर किया जा सकता है जिससे इलेक्ट्रॉनिक्स, प्रकाशिकी और चिकित्सा जैसे क्षेत्रों में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला की अनुमति मिलती है।

स्त्रोत: नोबेल पुरस्कार

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