اقرأ في هذا المقال
في الكيمياء إن مركب سيلينيد الكادميوم ذو الصيغة الكيميائية التالية (CdSe) هو عبارة عن مركب ثنائي، أيوني بشكل أساسي مع لمسة من الطابع التساهمي، ومن الممكن أن يأخذ ثلاثة أشكال بلورية، ولكن هيكل الورتزيت السداسي هو الشكل الأكثر شيوعًا.
سيلينيد الكادميوم
- إن مركب سيلينيد الكادميوم عباره عن شبه موصل رباعي السطوح مع هيكل (wurtzite) في تعديل سداسي، وهو يعد من أشباه موصلات أحادي المحور بصريًا مع مكونين من وظيفة العزل الكهربائي، وتُظهر قياسات أطياف الانعكاسية لبلورات سيلينيد الكادميوم مع الضوء المستقطب اختلافات قوية للمتجه الكهربائي الموازي والعمودي للمحور السداسي.
- في عام 1879 ميلادي، قام الكيميائي الفرنسي إم جيه مارغوتيت بإعداد مركب سيلينيد الكادميوم من خلال تسخين عنصر الكادميوم في تيار من سيلينيد الهيدروجين ذو الصيغة الكيميائية التالية (H2Se)، ثم يحدث تسامي للمنتج في جو من الهيدروجين.
- ومنذ ذلك الحين لقد تم إنتاج مركب سيلينيد الكادميوم أيضًا من خلال عملية معالجة لمركب كلوريد الكادميوم أو الكبريتات باستخدام سيلينيد الهيدروجين، والآن في عصر تكنولوجيا النانو فإنه يتكون مركب سيلينيد الكادميوم من خلال تفاعل كلا من أكسيد الكادميوم والسيلينيوم العنصري في مذيب تريكيل فوسفين.
- إن مركب سيلينيد الكادميوم هو أحد أشباه الموصلات من النوع n مما يجعله مركباً مثاليًا من أجل تطبيقات تكنولوجيا النانو، إذ أن جسيماتها النانوية مفيدة بشكل خاص كعنصر من مكونات المحفزات الضوئية، وفي عام 2016 ميلادي، لقد أظهر فيليب كاليسمان ويفات ناكيبلي أن الماء المنفصل عن طريق تشعيع الضوء المرئي باستخدام العصي النانوية (CdSe و CdS) ذات الرؤوس البلاتينية، ويحول 100٪ من الفوتونات المشعة إلى هيدروجين.
- ثم في هذا العام استخدم (Wenfa Xie و Hanzhuang Zhang) وزملاؤهم في جامعة (Jilin) (Changchun، الصين) عملية رش من أجل عملية صنع الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (QLEDs) المحتوية على (CdSe).
- إن مركب سيلينيد الكادميوم عبارة عن مادة صلبة بلورية تستخدم كأشباه موصلات وفي تطبيقات البصريات الضوئية، وتعتبر النقاط الكمومية لسيلينيد الكادميوم (CdSe) من (NN-Labs) فريدة من نوعها وذلك بسبب توزيع حجمها أحادي التشتت وإمكانية معالجتها المرنة.
- من الممكن إثارة النقاط الكمومية الأساسية لمركب سيلينيد الكادميوم على نطاق واسع من الأطوال الموجية وتصدر بقمة ضيقة، مما ينتج عنه انبعاث لوني نقي يمتد تقريبًا على كامل الطيف المرئي، كما وتعد النقاط الكمومية الأساسية من سيلينيد الكادميوم بديلاً منخفض التكلفة ورائعًا للتوضيحات وإثبات عمل المفهوم.
- إن شركة أمريكان إليمنتس متخصصة في إنتاج النقاط الكمية لسيلينيد الكادميوم، والنقاط الكمومية (CdSe) هي عبارة عن بلورات نانوية من النوع الأساسي المستقر عضوياً تنبعث في الطيف الأزرق مع نطاقات انبعاث أطوال موجية من 490 نانومتر إلى 610 نانومتر، كما وإنها عبارة عن جزيئات غير عضوية عالية اللمعان قابلة للذوبان في المحاليل العضوية المختلفة مثل التولين.
- إن مركب سيلينيد الكادميوم (CdSe) يترسب عادة بواسطة سيلينيد الهيدروجين أو سيلينيدات قلوية من محاليل أملاح الكادميوم، كما أنه عن طريق تغيير ظروف هطول الأمطار فإنه من الممكن أن يتم إنتاج ألوان ثابتة وتتراوح من الأصفر إلى الأحمر الفاتح.
- إن مركب سيلينيد الكادميوم هو مركب ثنائي صلب من الكادميوم والسيلينيوم، والأسماء الشائعة لهذا المركب هي سيلينيد الكادميوم (الثاني) وسيلينيد الكادميوم وكادموسيليت، وهي مادة شبه موصلة لكنها لم تجد بعد العديد من التطبيقات في التصنيع، وهذه المادة شفافة للأشعة تحت الحمراء (IR)، وقد شهدت استخدامًا محدودًا في النوافذ للأدوات التي تستخدم ضوء الأشعة تحت الحمراء.
- إن الكادميوم عبارة عن معدن ثقيل سام ويجب أن يتم اتخاذ الاحتياطات المناسبة عند تداوله ومركباته، كما أن السلينيدات سامة بكميات كبيرة.
إنتاج وتخليق مركب سيلينيد الكادميوم
- يتم إنتاج مركب سيلينيد الكادميوم من خلال عملية الترسيب المحتجز في المحلول، وذلك يتم عن طريق عملية يتم بها إدخال سلائف ألكيل كادميوم وثلاثي أوكتيل فوسفين سيلينيد (TOPSe) في مذيب ساخن تحت ظروف خاضعة للرقابة كما في المعادلة التالية:
Me2Cd + TOPSe → CdSe + (byproducts)
- علما إلى أنه يشير التخليق في البيئات المهيكلة إلى إنتاج مركب سيلينيد الكادميوم في البلورات السائلة أو محاليل المتفاعلات بالسطح، حيث أنه غالبًا ما تؤدي إضافة المواد الخافضة للتوتر السطحي إلى المحاليل إلى تغيير طور في المحلول يؤدي إلى تبلور سائل، كما وتشبه هذه البلورة السائلة البلورة الصلبة وذلك من حيث أن المحلول يمتلك ترتيب انتقالي طويل المدى، ومن الأمثلة على هذا الترتيب هي طبقات متناوبة من المحلول وخافض التوتر السطحي أو حتى ترتيب سداسي للقضبان.
- غالبا فإنه يتم إجراء تخليق الانحلال الحراري بدرجات حرارة مرتفعة باستعمال رذاذ يتضمن على خليط من سلائف عنصري الكادميوم والسيلينيوم المتطايرة، كما ويُنقل الهباء الطليعي بعد ذلك عبر فرن يتضمن غاز خامل، مثل الهيدروجين أو النيتروجين أو الأرجون، كما وتتفاعل السلائف في الفرن من أجل تشكيل سيلينيد الكادميوم بالإضافة إلى العديد من المنتجات الثانوية.
تطبيقات مركب سيلينيد الكادميوم
- إن مركب سيلينيد الكادميوم في هيكله البلوري وورتزيت هو عبارة عن أحد أشباه الموصلات (II-VI) المهمة، ونظرًا لأن أشباه الموصلات (CdSe) تمتلك فجوة نطاق تبلغ 1.74 فولت عند 300 كلفن، وهي عبارة عن أشباه موصلات من النوع n والتي قد يصعب تثبيطها من النوع p ومع ذلك فقد تم تحقيق المنشطات من النوع p باستخدام النيتروجين.
- يتم تطوير مركب سيلينيد الكادميوم أيضًا من أجل استخدامه في الأجهزة الإلكترونية البصرية وفي الاستشعار النانوي بالإضافة إلى استعماله في التصوير الطبي الحيوي، ويتم استخدامها أيضًا قيد الاختبار من أجل الاستخدام في الخلايا الشمسية عالية الكفاءة.
- كما وتنبع معظم فائدة مركب سيلينيد الكادميوم من الجسيمات النانوية، والجسيمات النانوية هي فقط ما يوحي به الاسم، وجسيمات سيلينيد الكادميوم التي يبلغ حجمها من 1 إلى 100 نانومتر (1 نانومتر = 10−9 م)، تظهر جسيمات سيلينيد الكادميوم بهذا الحجم خاصية تعرف بالحبس الكمي، إذ ينتج الحبس الكمي عندما تنحصر الإلكترونات في مادة ما تكون في حجم صغير جدًا، كما ويعتمد على الحجم، وذلك يعني أن خصائص جزيئات الكادميوم النانوية تكون قابلة للضبط بناءً على حجمها.
- ونظرًا لأن الجسيمات النانوية لمركب سيلينيد الكادميوم تمتلك طيف مضان يعتمد على الحجم، فإنها تجد تطبيقات في الأجهزة البصرية مثل ثنائيات الليزر، علما أنه باستخدام هذه الجسيمات فإنه يستطيع المهندسون القيام بعملية تصنيع ثنائيات الليزر التي تغطي جزءًا كبيرًا من الطيف الكهرومغناطيسي.
- على نفس المنوال، يقوم الأطباء بتطوير هذه المواد من أجل استخدامها في تطبيقات التصوير الطبي الحيوي، علما أن الأنسجة البشرية قابلة للاختراق للضوء الأشعة تحت الحمراء البعيدة من خلال حقن جزيئات سيلينيد الكادميوم النانوية المعدة بشكل مناسب في الأنسجة المصابة، وقد يكون من الممكن تصوير الأنسجة في تلك المناطق المصابة
