تلعب المادة التي تُبنى منها النقطة الكمومية دورًا في تحديد توقيع الطاقة الجوهري للجسيم، لكن العامل الأكثر أهمية الذي يؤثر على الخصائص البصرية هو حجم النقاط، إذ تغير النقاط الكمومية ذات الأحجام المختلفة اللون المنبعث أو الممتص بواسطة البلورة؛ بسبب مستويات الطاقة داخل البلورة.
الخصائص البصرية للنقاط الكمومية
مستويات الطاقة في طيف الإسفار
- في طيف التألق، يختلف لون الضوء وفقًا للطاقة المنبعثة من البلورة، حيث يرتبط الضوء الأحمر بانخفاض الطاقة والضوء الأزرق مع طاقة أعلى.
- طاقة فجوة النطاق لنقطة الكم هي الفرق في مستوى الطاقة بين حالة الطاقة المُثارة للنقطة وحالتها السكونية.
- يمكن أن تمتص النقطة الكمومية ضوء الفلورسنت عند تردد فجوة النطاق الخاصة بها لتصبح متحمسًا، أو تنبعث من نفس تردد الضوء للعودة إلى حالة السكون.
تأثير الحجم
- يتناسب حجم النقطة الكمومية عكسياً مع مستوى طاقة فجوة النطاق، وبالتالي يغير ضوء التردد المنبعث ويكون له تأثير على اللون، وتنبعث النقاط الأصغر من ضوء طاقة أعلى يكون لونه أكثر زرقة، في حين أن النقاط الأكبر تبعث ضوءًا أحمر ذو طاقة أقل.
- من الممكن أيضًا أن تمتلك النقاط الكمومية الأكبر مستويات طاقة عديدة أكثر تماسكًا، حيث يسمح هذا بامتصاص الفوتونات بمستويات تردد مختلفة، مثل تلك الموجودة على الطرف الأحمر من طيف الضوء.
تأثير الشكل
- وضحت الأبحاث الحديثة أيضًا أن شكل النقاط الكمومية قد يلعب دورًا في طاقة مستوى النطاق للنقاط، ونتيجة لذلك، يؤثر على تواتر الضوء الفلوري المنبعث أو الممتص.
- ومع ذلك، لا توجد أدلة كافية لدعم هذه الفرضية والمعلومات المتوفرة حاليًا لا تساعد في بناء النقاط الكمومية لتحسين شكلها لخصائص بصرية محددة.
تأثير الهيكل
- تؤثر الشبكة البلورية لأشباه الموصلات ذات النقاط الكمومية على وظيفة الموجة الإلكترونية، ونتيجة لذلك تحتوي النقطة الكمومية على طيف طاقة معين يساوي فجوة النطاق وكثافة معينة للحالة الإلكترونية على السطح الخارجي للبلورة.
- يمكن أيضًا تصنيع النقاط الكمومية بغطاء واقٍ لإطالة عمرها وزيادة تواتر انبعاث الفلورسنت.
