Proprietà dei punti quantici di grafene:
I GQD sono piccoli, in genere di dimensioni inferiori a 10 nanometri, e sono costituiti da alcuni strati di grafene. Presentano molte proprietà notevoli, tra cui:
- Elevato rapporto superficie-volume: Questa proprietà consente ai GQD di interagire fortemente con l'ambiente circostante, rendendoli sensibili agli stimoli esterni.
- Struttura elettronica sintonizzabile: Il bandgap dei GQD può essere modificato variandone le dimensioni, la forma e la composizione chimica, consentendo capacità di rilevamento del campo magnetico su misura.
- Forti effetti di confinamento quantistico: Il confinamento quantistico dei portatori di carica nei GQD conferisce loro proprietà ottiche ed elettroniche uniche, che possono essere sfruttate per scopi di rilevamento.
Rilevamento del campo magnetico con GQD:
I GQD possono essere impiegati per il rilevamento del campo magnetico basato su vari meccanismi:
- Effetto magnetofotoluminescenza (MPL): L'applicazione di un campo magnetico può alterare le proprietà di fotoluminescenza (PL) dei GQD. Il campo magnetico influenza i livelli di energia elettronica e i processi di ricombinazione, portando a cambiamenti nell’intensità o nella lunghezza d’onda del PL. Monitorando questi cambiamenti di PL, è possibile rilevare la presenza e la forza di un campo magnetico.
- Effetto magneto-resistenza (MR): La resistenza dei GQD può essere influenzata dalla presenza di un campo magnetico. Questo effetto MR deriva dalla modulazione della mobilità dei portatori di carica e del trasporto dipendente dallo spin all'interno della struttura GQD. Misurando le variazioni di resistenza, i campi magnetici possono essere rilevati e quantificati.
- Miglioramento del contrasto per risonanza magnetica (MRI): I GQD possono essere funzionalizzati con agenti di contrasto per risonanza magnetica per migliorare il contrasto delle immagini MRI. Le proprietà magnetiche dei GQD consentono loro di interagire con il campo magnetico circostante e di influenzare i tempi di rilassamento dei protoni dell'acqua nei tessuti. Ciò consente il rilevamento di campi magnetici nei sistemi biologici e fornisce informazioni sui processi fisiologici.
Applicazioni di sensori di campo magnetico basati su GQD:
Lo sviluppo di sensori di campo magnetico basati su GQD ha aperto varie potenziali applicazioni in diversi campi:
- Imaging biomedico: I GQD possono essere utilizzati come agenti di contrasto per la risonanza magnetica per migliorare il rilevamento di tumori, vasi sanguigni e altre strutture biologiche. La loro sensibilità al campo magnetico consente migliori capacità di imaging nella diagnostica medica.
- Esplorazione geofisica: I sensori basati su GQD possono essere impiegati nelle indagini geofisiche per rilevare e misurare i campi magnetici nella crosta terrestre. Queste informazioni sono preziose per comprendere le strutture geologiche e l'esplorazione mineraria.
- Controllo qualità industriale: I GQD possono essere integrati in sensori per il monitoraggio e il controllo dei campi magnetici nei processi industriali, garantendo il corretto funzionamento di macchinari e apparecchiature.
- Mappatura del campo magnetico: I sensori GQD possono essere utilizzati per creare mappe dettagliate dei campi magnetici, fornendo informazioni dettagliate sui fenomeni magnetici in varie applicazioni scientifiche e ingegneristiche.
La ricerca e lo sviluppo di sensori di campo magnetico basati su GQD sono in rapida evoluzione, offrendo progressi promettenti nelle tecnologie di rilevamento e consentendo nuove possibilità in vari campi. Le proprietà uniche dei GQD e la loro sensibilità ai campi magnetici li rendono adatti per un'ampia gamma di applicazioni, dalla diagnostica biomedica al controllo di qualità industriale e all'esplorazione geofisica.
