Kwantumdots en lichtkleur

Anne stelde deze vraag op 16 augustus 2023 om 15:20.

Hallo, ik heb een vraag over kwantumdots. Ik begrijp inmiddels wel ongeveer hoe het werkt, maar ik begrijp niet hoe het kan dat bijvoorbeeld UV licht wordt ingestraald op een kwantumdot en dat er dan licht uitgezonden wordt met een lagere frequentie en dus lagere energie. Ik weet wel dat de kleur en frequentie te maken heeft met de grootte ervan en dat het om bijzonder gedrag van de deeltjes gaat. Maar de vraag is vooral waar de energie blijft als er meer wordt ingestraald dan dat er weer uitgaat. Wordt er bijvoorbeeld langere tijd rood licht uitgestraald, zodat het totaal aan energie weer gelijk is, of gaat het verloren aan warmte of anders ? In mijn voorbeeld: UV heeft veel energie, via een bepaalde soort kwantumdot komt er dan rood licht uit (dat is minder energetisch). Waar is de rest ? Hebt u daarop een antwoord ?
groetjes,
Anne

Reacties

Theo de Klerk op 16 augustus 2023 om 16:12

Licht wordt uitgestraald als het verschil tussen een aangeslagen toestand (van een atoom in bijv. een halfgeleidermateriaal) en een lagere toestand. De energie is dus altijd discreet (ΔE = E2 - E1 = hf) en duurt niet korter of langer om te compenseren voor een teveel aan energie want die is er niet: de energie moet "precies passen" bij sprongen tussen energie-niveaus. Behalve als het vanuit een gebonden toestand wordt aangeslagen met meer dan de "bindingsenergie" ("ontsnappingsenergie") om het atoom te verlaten.

Bij het aanslaan (UV licht absorberen) kan een elektron uit een atoom worden losgeslagen (specifieke ΔE tot aan de "ontsnapping" uit het atoom) en de rest van de energie wordt gebruikt als kinetische energie - de snelheid waarmee het elektron wegschiet en in de "geleidingsband" terechtkomt - los van het atoom.
Bij absorptie dient een elektron eerst alle energie kwijt te raken tot het ΔEn overhoudt waarmee het vanuit "vrij" naar een gebonden toestand En overgaat. Dat kwijtraken kan door botsingen waarmee het kristal warmer wordt.  Het uitgestraalde licht heeft dus altijd een specifieke frequentie. Die is gelijk of lager dan de frequentie van de straling waarmee het eerder uit een atoom is vrijgekomen. In dat opzicht werkt het niet anders dan een elektron in een waterstofatoom (met Lyman, Balmer en Paschenlijnen).

Anne op 16 augustus 2023 om 16:21
Bedankt voor het duidelijke antwoord. Daar heb ik veel aan.
Het is dus zo dat als er UV wordt ingestraald, er bijvoorbeeld rood licht wordt uitgestraald (afhankelijk van de grootte van het deeltje en de bandgap daarbij), de totale energie is dan bijvoorbeeld gelijk aan:  E(uv) = E(rood) + E(kin) + E(trilling) + E(warmte) + ... + ...
Theo de Klerk op 16 augustus 2023 om 17:17
Precies. Alleen de E(rood) is wat je ziet als het elektron weer ingevangen wordt en in energie-niveau Erood belandt (vanuit Eionisatie)

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Ariane heeft vijftien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)