Silicon quantum dot
સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓ ફોટોલ્યુમિનેસન્સ ઉત્સર્જન મેક્સિમા સાથે ધાતુ મુક્ત જૈવિક રીતે સુસંગત ક્વોન્ટમ બિંદુઓ છે જે નજીકના ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રલ પ્રદેશોમાં દૃશ્યમાન છે. આ ક્વોન્ટમ બિંદુઓ તેમના પરોક્ષ બેન્ડ ગેપથી ઉદ્ભવતા અનન્ય ગુણધર્મો ધરાવે છે, જેમાં લાંબા સમય સુધી ટકી રહેલા લ્યુમિનેસન્ટ એક્સાઇટેડ-સ્ટેટ્સ અને મોટા સ્ટોક્સ શિફ્ટ્સનો સમાવેશ થાય છે. સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓ તૈયાર કરવા માટે વિવિધ અપ્રમાણસરતા, પાયરોલિસિસ અને સોલ્યુશન પ્રોટોકોલનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે, જો કે એ નોંધવું અગત્યનું છે કે લ્યુમિનેસેન્ટ સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓ તૈયાર કરવા માટેના કેટલાક સોલ્યુશન-આધારિત પ્રોટોકોલ વાસ્તવમાં અહેવાલિત સિલિકોનને બદલે કાર્બન ક્વોન્ટમ બિંદુઓ આપે છે. સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓના અનન્ય ગુણધર્મો સંભવિત એપ્લિકેશનોની શ્રેણી માટે પોતાને ઉધાર આપે છેઃ જૈવિક ઇમેજિંગ, લ્યુમિનેસન્ટ સોલર કોન્સન્ટ્રેટર્સ, લાઇટ ઇમિટિંગ ડાયોડ્સ, સેન્સર અને લિથિયમ-આયન બેટરી એનોડ્સ. ઇતિહાસ સિલિકોનનો ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં વ્યાપક ઉપયોગ જોવા મળ્યો છે; જો કે, બલ્ક સી પાસે મર્યાદિત ઓપ્ટિકલ એપ્લિકેશન્સ છે. આ મોટે ભાગે કંડક્શન બેન્ડ અને વેલેન્સ બેન્ડ વચ્ચેના ઊભી ઓપ્ટિકલ સંક્રમણને કારણે છે જે તેના પરોક્ષ બેન્ડ ગેપને કારણે પ્રતિબંધિત છે. 1990માં, લેઇ કેનહામે દર્શાવ્યું હતું કે સિલિકોન વેફર્સ વિદ્યુતરાસાયણિક અને રાસાયણિક વિસર્જનને આધિન થયા પછી પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરી શકે છે. પરિણામી છિદ્રાળુ સિલિકોનમાં પ્રકાશ ઉત્સર્જનની ક્વોન્ટમ બંધન અસરને આભારી હતી. આ પ્રારંભિક કાર્યે સિલિકોન નેનોપાર્ટિકલ્સ (ક્વોન્ટમ બિંદુઓ), સિલિકોન નેનોવાયર, સિલિકોન નેનોશેલ્સ, સિલિકોન નેનોટ્યુબ્સ, સિલિકોન એરોગેલ્સ અને મેસોપોરસ સિલિકોન સહિત વિવિધ પ્રકારના સિલિકોન નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ માટે પાયો પૂરો પાડ્યો હતો. સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓના પ્રથમ અહેવાલો 1990ના દાયકાની શરૂઆતમાં બહાર આવ્યા હતા, જેમાં ફ્રીસ્ટેન્ડિંગ ઓક્સિડાઇઝ્ડ સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓમાંથી લ્યુમિનેસન્સ દર્શાવવામાં આવ્યું હતું. તેમના અનન્ય ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મોની વિશાળ ક્ષમતાને ઓળખીને, ઘણા સંશોધકોએ સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓનું સંશ્લેષણ કરવાની પદ્ધતિઓ શોધી અને વિકસાવી. એકવાર આ સામગ્રીને વિશ્વસનીય રીતે તૈયાર કરી શકાય તે પછી, સપાટીઓને નિષ્ક્રિય કરવાની પદ્ધતિઓ આ સામગ્રીના દ્રાવણને પ્રક્રિયા કરવા યોગ્ય બનાવવા અને ઓક્સિડેશનની અસરોને ઘટાડવા માટે મહત્વપૂર્ણ હતી. આમાંની ઘણી સપાટી નિષ્ક્રિયતા પદ્ધતિઓ સિલિકોન વેફર્સ અને છિદ્રાળુ સિલિકોન માટે સૌપ્રથમ વિકસાવવામાં આવેલી પદ્ધતિઓમાંથી પ્રેરણા લે છે. હાલમાં, એપ્લાઇડ ક્વોન્ટમ મટિરિયલ્સ ઇન્ક. (કેનેડા) દ્વારા સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓનું વ્યાપારીકરણ કરવામાં આવી રહ્યું છે. ગુણધર્મો સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓ (SiQDs) કદ-ટ્યુન કરી શકાય તેવી ફોટોલ્યુમિનેસન્સ ધરાવે છે જે પરંપરાગત ક્વોન્ટમ બિંદુઓ માટે જોવા મળતી સમાન છે. કણોના કદને વ્યાખ્યાયિત કરીને સમગ્ર દૃશ્યમાન અને નજીકના ઇન્ફ્રારેડ પ્રદેશમાં લ્યુમિનેસન્સ નિયમિતપણે ટ્યુન કરવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે, બે અલગ લ્યુમિનેસન્સ બેન્ડ્સ છે જે સિલિકોન ક્વોન્ટમ ડોટ ગુણધર્મો પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે. લાંબા સમય સુધી જીવંત પ્રકાશ ઉત્તેજિત અવસ્થાઓ (એસ-બેન્ડ, ધીમા સડો દર) સામાન્ય રીતે પીળા/નારંગીથી નજીકના ઇન્ફ્રારેડ સુધીના કદ-આધારિત પ્રકાશ પ્રકાશ સાથે સંકળાયેલી હોય છે. અલ્પજીવી લ્યુમિનેસન્ટ ઉત્તેજિત અવસ્થાઓ (એફ-બેન્ડ, ઝડપી સડો દર) સામાન્ય રીતે કદ-સ્વતંત્ર વાદળી ફોટોલ્યુમિનેસન્સ સાથે સંકળાયેલી હોય છે અને કેટલાક કિસ્સાઓમાં નાઇટ્રોજનની અશુદ્ધિઓને આ પ્રક્રિયાઓમાં સામેલ કરવામાં આવી છે. એસ-બેન્ડ સામાન્ય રીતે સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓના કદ-આધારિત બેન્ડ ગેપને આભારી છે. સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓના વ્યાસને આશરે 2 થી 8 એનએમમાં બદલીને આ ઉત્સર્જનને પીળા (600 એનએમ) થી ઇન્ફ્રારેડ (1000 થી 1100 એનએમ) માં ટ્યુન કરી શકાય છે. કેટલાક અહેવાલો કદ ઘટાડીને તૈયાર કરવામાં આવેલા લીલા-ઉત્સર્જક સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓની તૈયારીનું પણ વર્ણન કરે છે, જો કે, આ સામગ્રીઓને અલગ કરવી પડકારજનક છે અને વધુ વિકાસની જરૂર છે. સિલિકોન ક્વોન્ટમ ડોટ લ્યુમિનેસન્સને તેમની સપાટીના રસાયણશાસ્ત્રને વ્યાખ્યાયિત કરીને પણ ટ્યુન કરી શકાય છે. વિવિધ સપાટીની પ્રજાતિઓને જોડવાથી સમગ્ર દૃશ્યમાન વર્ણપટમાં સિલિકોન ક્વોન્ટમ ડોટ લ્યુમિનેસન્સની ટ્યુનિંગની મંજૂરી મળે છે જ્યારે સિલિકોન ક્વોન્ટમ ડોટ પરિમાણો અપરિવર્તિત રહે છે. આ સપાટી ટ્યુનિંગ સામાન્ય રીતે એફ-બેન્ડ લ્યુમિનેસન્સ માટે જોવા મળતા નેનોસેકન્ડ જીવનકાળના દેખાવ સાથે હોય છે. સિલિકોન ક્વોન્ટમ ડોટ ફોટોલ્યુમિનેસન્સ ક્વોન્ટમ યીલ્ડ સામાન્ય રીતે 10 થી 40 ટકાની રેન્જમાં હોય છે, જેમાં મુઠ્ઠીભર કૃત્રિમ પ્રોટોકોલ 70 ટકાથી વધુ મૂલ્યો પૂરા પાડે છે. સિલિકોન ક્વોન્ટમ ડોટ એસ-બેન્ડ લ્યુમિનેસન્સની લાંબા સમયની ઉત્તેજિત સ્થિતિ જે પરંપરાગત ક્વોન્ટમ બિંદુઓથી ફોટોમિશનને તદ્દન વિપરીત બનાવે છે તે ઘણીવાર સિલિકોનના અંતર્ગત પરોક્ષ બેન્ડ ગેપને આભારી છે અને પોતાને અનન્ય સામગ્રી એપ્લિકેશનોમાં ઉધાર આપે છે. સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓની જૈવિક સુસંગતતા સાથે લાંબા સમય સુધી જીવંત ઉત્તેજિત સ્થિતિઓનું સંયોજન સમય-ગેટેડ જૈવિક ઇમેજિંગને સક્ષમ કરે છે. મોટી સ્ટોક્સ શિફ્ટ તેમને અલ્ટ્રાવાયોલેટ શ્રેણીમાંથી ફોટોનને દૃશ્યમાન અથવા ઇન્ફ્રારેડ શ્રેણીમાં રૂપાંતરિત કરવાની મંજૂરી આપે છે અને તે ખાસ કરીને લ્યુમિનેસેન્ટ સોલર કોન્સન્ટ્રેટર્સની રચના અને અમલીકરણમાં ફાયદાકારક છે કારણ કે તે પ્રકાશને નીચે રૂપાંતરિત કરતી વખતે સ્વ-શોષણને મર્યાદિત કરે છે. મહત્ત્વની વાત એ છે કે, સિક્યુડી જૈવિક રીતે સુસંગત છે અને તેમાં ભારે ધાતુઓ (દા. ત., કેડમિયમ, ઇન્ડિયમ, સીસું) હોતી નથી. આ સામગ્રીની જૈવિક સુસંગતતાનો ઈન વિટ્રો અને ઈન વિવો બંનેમાં કાળજીપૂર્વક અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. ઈન વિટ્રો અભ્યાસ દરમિયાન, સી. આઈ. ક્યુ. ડી. એ હેલા કોષોમાં 72 માઇક્રોગ્રામ/એમએલ અને ઉપકલા જેવા કોષોમાં (એમડીએ-એમબી-233) 30 માઇક્રોગ્રામ/એમએલ સુધીની સાંદ્રતામાં મર્યાદિત ઝેરીપણું દર્શાવતું જોવા મળ્યું છે. વિવો અભ્યાસોમાં ઉંદર અને વાંદરાઓ (રીસસ મકાક) માં સિક્યુડીની જૈવિક સુસંગતતાનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું છે, જેમાં "સિક્યુડીને સ્પષ્ટ રીતે આભારી ઝેરીકરણના કોઈ ચિહ્નો જોવા મળ્યા નથી". બેક્ટેરિયામાં, સિક્યુડી બંને સીડીએસઈ અને સીડીએસઈ/ઝેડએનએસ ક્વોન્ટમ બિંદુઓ કરતાં ઓછા ઝેરી હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. સંશ્લેષણ સંશ્લેષણ પદ્ધતિઓ સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓને વિવિધ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને સંશ્લેષણ કરી શકાય છે, જેમાં સિલિકોન સબઓક્સાઇડનું થર્મલ અપ્રમાણસરતા (દા. ત., હાઇડ્રોજન સિલસેક્વિઓક્સેન, એક સિલસેક્વિઓક્સેન વ્યુત્પન્ન), અને સિલેનનું લેસર અને પ્લાઝ્મા-પ્રેરિત વિઘટન સામેલ છે. આ પદ્ધતિઓ વિશ્વસનીય રીતે ઉચ્ચ ગુણવત્તાની સિક્યુડી પ્રદાન કરે છે જે કદ/બેન્ડ ગેપ આધારિત (એસ-બેન્ડ) ફોટોલ્યુમિનેસન્સ દર્શાવે છે. લેસર એબ્લેશન અને બોલ-મિલિંગ જેવી ટોપ-ડાઉન પદ્ધતિઓ પણ નોંધવામાં આવી છે. કેટલીક ઉકેલ-આધારિત પદ્ધતિઓ પણ રજૂ કરવામાં આવી છે જે ઘણીવાર એફ-બેન્ડ લ્યુમિનેસન્સ પ્રદર્શિત કરતી સામગ્રીમાં પરિણમે છે. તાજેતરમાં, એવું નક્કી કરવામાં આવ્યું છે કે આમાંની કેટલીક પદ્ધતિઓ સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓ પ્રદાન કરતી નથી, પરંતુ લ્યુમિનેસન્ટ કાર્બન ક્વોન્ટમ બિંદુઓ પ્રદાન કરે છે. સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓના કદને વ્યાખ્યાયિત કરવું આવશ્યક છે કારણ કે તે તેમના ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો (ખાસ કરીને એસ-બેન્ડ લ્યુમિનેસન્સ) ને પ્રભાવિત કરે છે. સામાન્ય રીતે, સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓનું કદ સામગ્રી સંશ્લેષણને નિયંત્રિત કરીને વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સિલિકોન ક્વોન્ટમ ડોટ કદને સિલસેક્વિઓક્સેનના થર્મલ અપ્રમાણસરતા દરમિયાન પ્રતિક્રિયા તાપમાન દ્વારા નિયંત્રિત કરી શકાય છે. તેવી જ રીતે, બિન-થર્મલ પ્લાઝ્મા પદ્ધતિઓમાં પ્લાઝ્મા રહેઠાણનો સમય એક મુખ્ય પરિબળ છે. વૈકલ્પિક રીતે, પોસ્ટ-સિન્થેટિક પ્રોટોકોલ, જેમ કે ડેન્સિટી ગ્રેડિયન્ટ અલ્ટ્રાસેન્ટ્રીફ્યુગેશનનો ઉપયોગ વિભાજન દ્વારા કદના વિતરણને સાંકડી કરવા માટે થઈ શકે છે. સપાટીની નિષ્ક્રિયતા અને ફેરફાર SiQD તૈયાર કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી સંશ્લેષણ પદ્ધતિઓ ઘણીવાર પ્રતિક્રિયાશીલ સપાટીઓમાં પરિણમે છે. હાઇડ્રાઇડ-સમાપ્ત થયેલ સી. આઈ. ક્યુ. ડી. ને સંશ્લેષણ પછીના ફેરફારની જરૂર પડે છે કારણ કે તેઓ આજુબાજુની પરિસ્થિતિઓમાં ઓક્સિડાઇઝ થવાનું વલણ ધરાવે છે અને મર્યાદિત દ્રાવણ પ્રક્રિયાક્ષમતા દર્શાવે છે. આ સપાટીઓ ઘણીવાર કાર્બનિક અણુઓ (દા. ત., આલ્કાઈલ સાંકળો) સાથે નિષ્ક્રિય થાય છે જેથી સી. આઈ. ક્યુ. ડી. ઓક્સિડેશન સામે પ્રતિરોધક બને અને સામાન્ય દ્રાવકો સાથે સુસંગત બને. આ પછી હાઇડ્રોસિલિલેશન જેવી પદ્ધતિઓ દ્વારા નિષ્ક્રિય થઈ શકે છે. મોટાભાગનું વિકસિત સપાટીનું રસાયણશાસ્ત્ર છિદ્રાળુ સિલિકોન અને સિલિકોન વેફર્સની સપાટીમાં ફેરફાર કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી સુસ્થાપિત પ્રક્રિયાઓ પર આધારિત છે. હાઇડ્રોસિલિલેશન, જેમાં સી-સી ડબલ અથવા ટ્રિપલ બોન્ડમાં સી-એચ બોન્ડનો ઔપચારિક ઉમેરો થાય છે, તેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે સિલિકોન ક્વોન્ટમ ડોટ સપાટીઓ પર એલ્કીન્સ અને એલ્કીન્સને રજૂ કરવા માટે થાય છે અને ઉપયોગી અંતિમ કાર્યાત્મક જૂથો (દા. ત., કાર્બોક્સિલિક એસિડ, એસ્ટર, સિલેન) સુધી પહોંચ પણ પૂરી પાડે છે જે દ્રાવક સુસંગતતાને વ્યાખ્યાયિત કરી શકે છે અને વધુ વ્યુત્પત્તિ માટે સ્થાનો પ્રદાન કરી શકે છે. સપાટી જૂથો અને સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુ વચ્ચેનું સહસંયોજક બંધન મજબૂત છે અને સહેલાઈથી વિનિમયક્ષમ નથી-આ સામાન્ય રીતે સપાટી જૂથોને અન્ય પ્રકારના ક્વોન્ટમ બિંદુઓ સાથે જોડવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા આયનીય બંધનથી ખૂબ જ અલગ છે. એપ્લિકેશન્સ સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓનો ઉપયોગ અન્ય પ્રકારના ક્વોન્ટમ બિંદુઓની તુલનામાં તેમની જૈવિક સુસંગતતા અને સિલિકોનની સર્વવ્યાપક પ્રકૃતિને કારણે પ્રોટોટાઇપ એપ્લિકેશન્સમાં કરવામાં આવે છે. આ મૂળભૂત ગુણધર્મો ઉપરાંત, સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓના અનન્ય ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો (એટલે કે, લાંબા સમય સુધી જીવંત ઉત્તેજિત અવસ્થાઓ, મોટા સ્ટોક્સ શિફ્ટ અને ટ્યુન કરી શકાય તેવા લ્યુમિનેસન્સ) ચોક્કસ ઉપયોગો માટે ફાયદાકારક હોઈ શકે છે. આ (અને અન્ય) ગુણધર્મોને કારણે, સી. આઈ. ક્યુ. ડી. ના સંભવિત ઉપયોગો વૈવિધ્યસભર છે, જે તબીબી, સંવેદના, સંરક્ષણ અને ઊર્જા સંબંધિત ક્ષેત્રોમાં ફેલાયેલા છે. જૈવિક ઇમેજિંગ સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓની બાયોકોમ્પેટિબિલિટી સાથે તેમના લાંબા લ્યુમિનેસન્ટ જીવનકાળ અને નજીકના ઇન્ફ્રારેડ ઉત્સર્જન તેમને જૈવિક પ્રણાલીઓમાં ફ્લોરોસન્સ ઇમેજિંગ માટે સારી રીતે અનુકૂળ બનાવે છે. આ વચનને કારણે, ઇન વિટ્રો અને ઇન વિવો ઇમેજિંગ બંને માટે સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓ લાગુ કરવામાં આવ્યા છે. જ્યારે સ્ટેડી-સ્ટેટ ઇમેજિંગનો પરંપરાગત રીતે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે સિલિકોનનો ઊંડો ફાયદો ટાઇમ-ગેટેડ ઇમેજિંગ માટે ઉપયોગમાં આવે છે. ટાઇમ-ગેટેડ ઇમેજિંગ ઉત્તેજના અને લ્યુમિનેસન્સ ડિટેક્શન વચ્ચે વિલંબનો ઉપયોગ કરે છે, આ ટૂંકા જીવનકાળ સાથે ફ્લોરોફોર્સને આરામ કરવાની મંજૂરી આપે છે, આમ લાંબા જીવનકાળ ધરાવતા લોકોને પ્રકાશિત કરે છે. આ પ્રકારનું ફ્લોરોસન્સ ઇમેજિંગ જૈવિક ઇમેજિંગ માટે ઉપયોગી છે કારણ કે ઘણી પેશીઓ ઓટોફ્લોરોસેન્સ દર્શાવે છે જે ઇમેજિંગમાં દખલ કરી શકે છે. આ તકનીકનો ઉપયોગ કરીને, સી. આઈ. ક્યુ. ડી. ના ઇમેજિંગ માટે સિગ્નલ ટુ બેકગ્રાઉન્ડ રેશિયો પરંપરાગત સ્થિર-સ્થિતિ ઇમેજિંગ તકનીકો કરતાં 3 ગણો વધારી શકાય છે. સિલિકોન નેનોમેટેરિયલ માટે ઇમેજિંગની અન્ય રીતો પણ શોધવામાં આવી છે. ઉદાહરણ તરીકે, મોટા સિલિકોન નેનોપાર્ટિકલ્સના સિલિકોન કોરનો ઉપયોગ ઉંદરના નમૂનાઓમાં 29Si MRI માટે કરવામાં આવ્યો છે. 64Cu નું સંકલન કરી શકે તેવા લિગાન્ડ સાથે સપાટીને સંશોધિત કરીને, PET ઇમેજિંગ પણ સુલભ છે. વધુમાં, પેરામેગ્નેટિક કેન્દ્રો સાથે ડોપિંગ T1 અને T2 ભારિત 1H MRI માટે વચન દર્શાવે છે. લ્યુમિનેસેન્ટ સોલર કોન્સન્ટ્રેટર્સ પ્રકાશને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓના મોટા સ્ટોક્સ શિફ્ટનો લાભ લે છે. મોટી સ્ટોક્સ શિફ્ટ સી. આઈ. ક્યુ. ડી. ને યુવી પ્રકાશને લાલ/નજીકના ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશમાં રૂપાંતરિત કરવાની મંજૂરી આપે છે જે સિલિકોન સૌર કોષો દ્વારા અસરકારક રીતે શોષાય છે, જ્યારે મર્યાદિત સ્વ શોષણ ધરાવે છે. એલ. એસ. સી. પ્રકાશ એકત્રિત કરવા માટે રચાયેલ છે અને કાચની ધાર તરફ ફરીથી ઉત્સર્જિત પ્રકાશને તરંગિત કરવા માટે કાચનો ઉપયોગ કરે છે, જ્યાં સૌર કોષો પ્રકાશ એકત્રિત કરે છે અને તેને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરે છે. એલ. એસ. સી. ને કાળજીપૂર્વક ડિઝાઇન કરીને, સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓને કાચ પર પારદર્શક ફિલ્મ તરીકે તૈયાર કરી શકાય છે, જે સ્કેટરિંગને કારણે થતા નુકસાનને મર્યાદિત કરે છે, જ્યારે તેમને ઇમારતોમાં બારીઓ બદલવા માટે યોગ્ય બનાવે છે. આ અસરકારક રીતે કરવા માટે, સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓની સપાટીને પોલિમર સુસંગતતામાં સુધારો કરવા માટે વિવિધ લિગાન્ડ્સ સાથે સુધારી શકાય છે. સૌર વર્ણપટ સાથે વધુ સારી રીતે સુસંગત થવા માટે દૃશ્યમાનમાં SiQD ના શોષણને દબાણ કરવું પણ ઇચ્છનીય છે, જે રંગ ઉમેરીને પૂર્ણ કરી શકાય છે. પ્રકાશ ઉત્સર્જક ડાયોડ ક્વોન્ટમ ડોટ ડિસ્પ્લે શુદ્ધ મોનોક્રોમેટિક પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરવા માટે ક્વોન્ટમ બિંદુઓનો ઉપયોગ કરે છે. સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓ પર આધારિત એલઇડી ડિઝાઇન કરવાનું મોટાભાગનું કાર્ય સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓના ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસન્સ પર કેન્દ્રિત છે. સિક્યુડીના કદમાં ફેરફાર કરીને, એલઇડી ઉત્સર્જનને ઊંડા લાલ (680 એનએમ) થી નારંગી/પીળા (625 એનએમ) સુધી ટ્યુન કરી શકાય છે. આશાસ્પદ પ્રારંભિક પરિણામો અને પરિણામી એલઇડીની બાહ્ય ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવાની દિશામાં પ્રગતિ હોવા છતાં, વ્યાપક લ્યુમિનેસન્સ ઉત્સર્જનને દૂર કરવા માટે ભવિષ્યની કામગીરી જરૂરી છે. સેન્સિંગ ફોટોકેમિકલ સેન્સર એનાલાઇટની હાજરીમાં ફોટોન ઉત્સર્જનને શાંત કરીને સિલિકોન ક્વોન્ટમ ડોટ ફોટોલ્યુમિનેસન્સનો લાભ લે છે. સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓ પર આધારિત ફોટોકેમિકલ સેન્સરનો ઉપયોગ જંતુનાશકો, એન્ટિબાયોટિક્સ, ચેતા એજન્ટો, ભારે ધાતુઓ, ઇથેનોલ અને પીએચ સહિત વિવિધ પ્રકારના વિશ્લેષકોને સમજવા માટે કરવામાં આવે છે, જે ઘણીવાર ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફર અથવા ફ્લોરોસન્સ રેઝોનન્સ એનર્જી ટ્રાન્સફર (એફ. આર. ઇ. ટી.) નો ઉપયોગ શમનની પદ્ધતિ તરીકે કરે છે. જોખમી ઉચ્ચ ઊર્જા સામગ્રી, જેમ કે નાઇટ્રોએરોમેટિક સંયોજનો (એટલે કે, ટી. એન. ટી. અને ડી. એન. ટી.), ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફર દ્વારા નેનોગ્રામ સ્તરે શોધી શકાય છે. ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફર પદ્ધતિમાં, અણુનું એલ. યુ. એમ. ઓ. નું ઊર્જા સ્તર સિલિકોન ક્વોન્ટમ બિંદુઓના સંયોજકતા અને વહન બેન્ડ વચ્ચે હોય છે, જે એલ. યુ. એમ. ઓ. માં ઉત્તેજિત સ્થિતિ ઇલેક્ટ્રોનના સ્થાનાંતરણને સક્ષમ કરે છે, અને તેથી, ઇલેક્ટ્રોન છિદ્ર જોડીના કિરણોત્સર્ગી પુનઃસંયોજનને અટકાવે છે. આ ત્યારે પણ કામ કરે છે જ્યારે એનાલાઇટનો HOMO એ SiQD ના વહન બેન્ડની ઉપર હોય છે, જે ઇલેક્ટ્રોનને એનાલાઇટમાંથી SiQDમાં સ્થાનાંતરિત કરવા માટે સક્ષમ બનાવે છે. સિક્યુડી કોરના શમન દ્વારા શોધવાની વૈકલ્પિક પદ્ધતિઓ પણ શોધવામાં આવી છે. ઉત્સેચકો સાથે ક્વોન્ટમ બિંદુઓને કાર્યરત કરીને, ચયાપચયની રચનાને કારણે વિવિધ જૈવિક રીતે સંબંધિત સામગ્રીને અનુભવી શકાય છે. આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને, ગ્લુકોઝને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડની રચના દ્વારા શોધી શકાય છે જે પ્રકાશને શાંત કરે છે. બીજી પદ્ધતિ રેશિયોમેટ્રિક સેન્સિંગનો ઉપયોગ કરે છે, જ્યાં ફ્લોરોસન્ટ અણુનો ઉપયોગ નિયંત્રણ તરીકે થાય છે અને બે ફ્લોરોસન્ટ લેબલની સંબંધિત તીવ્રતાની સરખામણી કરવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ ઓર્ગેનોફોસ્ફેટ ચેતા એજન્ટોને ઓછી સાંદ્રતામાં દૃષ્ટિની રીતે શોધવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો, જે એકલા સિક્યુડી શમન માટે જોઇ શકાય છે. આ પણ જુઓ કેડમિયમ-મુક્ત ક્વોન્ટમ ડોટ સંદર્ભો અર્ધચાલક માળખાં ક્વોન્ટમ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ક્વોન્ટમ ડોટ ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક્સ નેનોઇલેક્ટ્રોનિક્સ નેનોપાર્ટિકલ્સ રચના સિલિકોન ફોટોનિક્સ દ્વારા