Hình 4: Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi của mật độ trạng thái với sự thay đổi số lượng nguyên tử trong vật liệu MO: molecular orbital; HOMO: highest occupied MO; LUMO: lowest unoccupied MO[r]
Trang 1CHẤM LƯỢNG TỬ VÀ MỘT VÀI ỨNG DỤNG
TRONG KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ
Nguyễn Thị Huỳnh Nga
Trường Đại học Thủ Dầu Một
Tóm tắt: Bài báo trình bày về cấu trúc của chấm lượng tử, hiệu ứng giam giữ
lượng tử, mô hình xấp xỉ khối lượng và tính chất quang của chấm lượng tử Tổng quan tình hình nghiên cứu về chấm lượng tử của các tác giả trên thế và ở Việt Nam trong những năm gần đây Một vài ứng dụng của chấm lượng tử trong kỹ thuật và công nghệ.
Từ khoá: chấm lượng tử, cấu trúc của chấm lượng tử, giam giữ lượng tử, ứng dụng
của chấm lượng tử
1 GIỚI THIỆU
Trong xu thế phát triển về khoa học kỹ thuật và công nghệ thì con người luôn hướng đến sự tinh vi trong thiết kế, … và không ngừng tìm kiếm, chế tạo ra những vật liệu mới hội tụ những tính năng đáp ứng được nhu cầu phát triển không ngừng trong lĩnh vực vật liệu mới Chấm lượng
tử là một đơn cử cho lĩnh vực vật liệu cấu trúc nano có tính năng siêu việt được chế tạo từ những tinh thể bán dẫn Chấm lượng tử được phát hiện đầu tiên vào năm 1981 do Alexay Ekimov ( nhà khoa học người Nga) phát hiện chúng trong ma trận thuỷ tinh, sau đó Louis – E Brus phát hiện chúng trong dung dịch keo năm 1985 Thuật ngữ “ chấm lượng tử” được ra đời vào năm 1988 Ngày nay, chấm lượng tử càng được quan tâm nhiều hơn trong việc phát triển kỹ thuật và công nghệ mới đầy sáng tạo nhờ những tính chất đặc biệt của chấm lượng tử mà chúng tôi sẽ đề cập trong bài báo này Tiềm năng ứng dụng của chấm lượng tử được mở ra cho nhiều lĩnh vực như trong kỹ thuật điện tử, tế bào năng lượng mặt trời, kỹ thuật chụp ảnh y học, chấm lượng tử cũng
có thể trở thành một Qbit trong điện toán lượng tử Và gần đây, chấm lượng tử đã được thương mại hoá trong một số sản phẩm có sử dụng chúng của các công ty điện tử nổi tiếng như Apple, Sony
2 TỔNG QUAN
2.1 Khái niệm
Trang 2Chấm lượng tử là một tinh thể bán dẫn cỡ một vài nano mét, cùng một chất nhưng những chấm lượng tử có kích thước khác nhau thì sẽ phát ra các bước sóng có màu sắc khác nhau dưới ánh sáng hồng ngoại hoặc tử ngoại.
Chúng được gọi là chấm lượng tử vì nó có kích thước rất bé cỡ vài nanomet Chấm lượng
tử có thể tạo ra từ vật liệu bán dẫn, kim loại hoặc polyme Hoạt động của điện tử trong một chấm như vậy là rất khác thường vì điện tử xem như bị nhốt trong một không gian khá chật hẹp Các mức năng lượng của nó không sít nhau thành dải như ở chất rắn mà bị tách ra thành các mức riêng biệt như các mức năng lượng của nguyên tử Vì vậy mà người ta gọi là chấm lượng tử hay tạm gọi là nguyên tử nhân tạo
Năm 1988, giáo sư vật lý Mark A Reed (Đại học Yale) mới đặt tên cho những tinh thể bé xíu này là CLT (Quantum Dots) bởi kích thước quá nhỏ khiến chúng chịu ảnh hưởng của định luật lượng tử Nghĩa là, mỗi CLT ở kích thước và cấu trúc nhất định sẽ mang đặc tính cụ thể, và việc thêm hoặc bớt dù chỉ một nguyên tử trong cấu trúc cũng làm thay đổi tính chất của chấm Như vậy, tính chất và kích thước của CLT liên quan chặt chẽ với nhau Đây cũng là chìa khóa
mở ra những ứng dụng tuyệt vời cho loại vật liệu nano này.
Dưới đây là hình ảnh minh hoạ một chấm lượng tử được làm từ chất bán dẫn có kích thước từ 2 – 10 nm.
Hình 1: Chấm lượng tử làm từ chất bán dẫn có kích thước 2 – 10nm.
2.2 Kết quả nghiên cứu về chấm lượng tử của các tác giả trên thế giới và ở Việt Nam trong những năm gần đây
Nghiên cứu và chế tạo chấm lượng tử bằng phương pháp hoá học chiếm ưu thế hơn, rất thuận lợi cho các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam, chưa có nền công nghệ
vi điện tử và các thiết bị đắc tiền để chế tạo chấm lượng tử bằng phương pháp vật lý như epitaxy chùm phân tử (Molecular beam epitaxy – MBE), cấy ion (Ion implantation) hoặc quang khắc chùm điện tử (X-ray lithography) Dưới đây là một vài nghiên cứu tiêu biểu
về chế tạo chấm lượng tử bằng phương pháp hoá học trong những năm gần đây.
Trang 3- Năm 2009, nhóm tác giả Pan và các cộng sự đã công bố kết quả chế tạo chấm lượng
tử CIZS bằng nhiệt phân các tiền chất Zn, Cu và In trong đó có sự có mặt của axit oleic, dodecanethiol và điều chỉnh độ rộng vùng cấm của CIZS trong phạm vi rộng bao gồm gần như toàn bộ vùng khả kiến bằng cách thay đổi tỉ lệ của Zn đưa vào CIS [6]
- Năm 2011, nhóm tác giả Wensheng Yang đã báo cáo kết quả chế tạo chấm lượng tử hợp chất CIZS bằng phương pháp phun nóng trong dung môi ODE và đạt hiệu suất tới 70% mà không cần bọc vỏ [7]
- Gần đây 2013, Bingbo Zhang và các cộng sự đã chế tạo chấm lượng tử CIZS và sử dụng trực tiếp cho đánh dấu huỳnh quang trên chuột sống mà không cần xử lý bề mặt bằng cách sử dụng các phối tử ưa nước và dung môi không phân cực polyethylene glycol để phát quang mạnh trong vùng phổ xanh lam ( vào cỡ 420 – 480nm) [9]
- Năm 2012, nhóm Sakthi Kumar đã nghiên cứu chế tạo chấm lượng tử CuAlS2 và thử nghiệm làm chất đánh dấu huỳnh quang trong các tế bào [8]
- Năm 2005, Việt Nam bắt đầu nghiên cứu và chế tạo chấm lượng tử Các nhà nghiên cứu thuộc Viện Khoa học vật liệu phối hợp với Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam
và một số chuyên gia từ Pháp, Nhật, Hàn Quốc thực hiện trong đó có PGS.TS Phạm Thu Nga Cụ thể là nhóm đã tạo ra các chấm lượng tử CdSe (Cadimi selenua) kích cỡ 3,2-3,7nm và CdS (Cadimi sulfua) với kích cỡ 2,6-3,2nm Theo PGS.TS Phạm Thu Nga, một thành viên của nhóm, để làm những chấm này, họ đã dùng phương pháp hoá học nhằm phục vụ trong lĩnh vực y tế và nông nghiệp Phương pháp hoá học là một công cụ rất mạnh, rẻ tiền để chế tạo những chấm lượng tử có kích thước mong muốn.
Hình 2: Các lọ CLT do Viện Khoa học Vật liệu chế tạo, dùng để đánh dấu tế bào ung thư hoặc phát hiện thuốc trừ sâu ở nồng độ cực thấp Ảnh: Báo Điện tử Đại biểu Nhân dân.
Trang 4- Năm 2014, Nguyễn T Minh Thuỷ chế tạo chấm lượng tử CIS bằng phương pháp hoá
ở nhiệt độ cao trong dung môi diesel và phương pháp thuỷ nhiệt trong dung môi nước [1]
- Gần đây, các nhà hóa học thuộc ĐH Vanderbilf (Mỹ) tình cờ phát hiện một cách làm cho những chấm lượng tử phát ra ánh sáng trắng Với khám phá này, trong tương lai chấm lượng tử sẽ được sử dụng để làm những đi-ốt phát quang (Led).
3 CẤU TRÚC CỦA CHẤM LƯỢNG TỬ
Trong quá trình chế tạo người ta cần chú ý tới mục đích của việc ứng dụng chấm lượng tử vào thực tế Thường cấu trúc của chấm lượng tử là cấu trúc lõi – vỏ Lớp vật liệu dùng làm
vỏ được lựa chọn thường phải có cấu trúc tinh thể tương tự với vật liệu lõi, nhưng có năng lượng vùng cấm lớn hơn của chấm lượng tử lõi Hạt tải trong chấm lượng tử lõi sẽ chịu sự giam giữ lượng tử của lớp vỏ Ngoài ra lớp vỏ bọc còn có tác dụng thụ động hoá các liên kết
hở tại bề mặt của lõi và tạo thành một hàng rào thế năng giam giữ các hạt tải điện của lõi Ví
dụ như tác giả Nguyễn Thị Minh Thuỷ đã chọn ZnS làm vỏ bọc cho chấm lượng tử CuInS2 [1]
Chấm lượng tử có kích thước và số lượng nguyên tử rất khác với vật liệu khối, dải năng lượng của vật liệu khối gần như liên tục vì số nguyên tử cấu thành nó rất lớn Tuy nhiên, nếu
ta thu hẹp kích thước của hạt vật liệu khối đến kích thước nanomet và số lượng nguyên tử đến một giá trị từ 100 đến 10.000 nguyên tử thì dải năng lượng đặc trưng cho tính khối bị biến mất thay vào đó là sự hình thành những mức năng lượng riêng biệt khi vật chất tiến về thứ nguyên nanomet Ta có thể gọi đây là sự lượng tử hoá năng lượng trong một không gian cực nhỏ Quang phổ của nó sẽ cho đường phổ quang hẹp, riêng biệt Đó là lý do tại sao chấm lượng tử được gọi là nguyên tử nhân tạo Điểm quan trọng của chấm lượng tử với kích thước hạt dưới 30nm là sự khác biệt lớn về sự hấp thụ quang, năng lượng excition và sự tái hợp cặp electron – lỗ trống Vì tính chất của chấm lượng tử phụ thuộc vào các yếu tố như kích thước, hình dáng, độ tinh khiết và sự hình thành tinh thể, nên cần phải có sự quản lý đầy đủ và thích hợp trong suốt quá trình tạo nên chấm lượng tử Sự phụ thuộc vào kích thước bắt nguồn từ hai yếu tố: (1) sự thay đổi tỷ lệ nguyên tử bề mặt so với tổng nguyên tử của chấm, (2) hiệu ứng giam giữ lượng tử Ngoài ra, chấm lượng tử của cùng một vật liệu có thể phát xạ nhiều màu sắc khác nhau khi ta thay đổi kích thước của chúng.
Trang 5Hình 3: Hình trên biểu diễn 16 màu sắc phát xạ từ nhỏ (xanh) đến lớn (đỏ) của chấm lượng
tử CdSe được kích thích bởi đèn tử ngoại gần; kích thước chấm lượng tử có thể từ 1 đến 10
nm, hình dưới biểu diễn phổ phát quang của vài chấm lượng tử CdSe.
3.1 Kích thước và mật độ trạng thái
Một đặc tính duy nhất của chấm lượng tử là sự giam giữ lượng tử, nó làm thay đổi mật độ trạng thái gần rìa dãy (band – edges) Biểu đồ mật độ trạng thái như một hàm năng lượng được biểu diễn trong hình 4 cho thấy rằng các chấm lượng tử nằm giữa nguyên tử rời rạc và vật liệu khối liên tục Hiệu ứng giam giữ lượng tử xảy ra khi kích thước đủ nhỏ để khoảng cách mức năng lượng của 1 nano tinh thể vượt giá trị kT ( trong đó k là hằng số Boltzman, T
là nhiệt độ) Sự khác biệt năng lượng > kT hạn chế sự linh động của electron và lỗ trống trong tinh thể Trong một số tính chất thể hiện sự phụ thuộc của vào kích thước của chấm lượng tử, có 2 tính chất đặc biệt quan trọng Thứ nhất là dịch chuyển xanh của năng lượng vùng cấm ( blue shift of band-gap energy) khi đường kính của hạt nano nhỏ hơn một giá trị đặc biệt phụ thuộc vào loại bán dẫn Nó được gọi là hiệu ứng giam giữ Hiệu ứng này tạo ra
sự thay đổi giữa giếng năng lượng (energy gap) và kích thước của chấm lượng tử Năng lượng vùng cấm phụ thuộc vào cấu tạo và kích thước của chất bán dẫn Tính chất quan trọng thứ hai là quan sát các trạng thái năng lượng tách biệt do một lượng nhỏ các nguyên tử trong
Trang 6chấm lượng tử so với vật liệu khối Điều này dẫn đến trạng thái năng lượng của mỗi mức năng lượng biểu diễn theo hàm sóng giống nguyên tử hơn Vì hàm Schrodinger của chấm lượng tử rất giống với hàm sóng của các electron chuyển động quanh hạt nhân ( giải thích vì sao chấm lượng tử được gọi là nguyên tử nhân tạo) và có đỉnh nhọn phát xạ giống như nguyên tử Khoảng cách mức năng lượng phổ biến của chấm lượng tử dao động từ 10 – 100 MeV.
Hình 4: Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi của mật độ trạng thái với sự thay đổi số lượng nguyên
tử trong vật liệu (MO: molecular orbital; HOMO: highest occupied MO; LUMO: lowest unoccupied MO; AO: automic orbital)
3.2 Cấu trúc bề mặt
Tỷ lệ nguyên tử trên bề mặt so với nguyên tử trong chấm lượng tử có liên quan đến kích thước của chấm, kích thước của chấm càng nhỏ thì tỉ lệ này sẽ tăng Số nguyên tử trên bề mặt
và tỉ lệ nguyên tử trên bề mặt so với tổng số nguyên tử trong chấm được xác định như sau:
2/3
4
m
n n (1) với nm là số nguyên tử trên bề mặt
n là tổng số nguyên tử trong chấm lượng tử
0
4
m
f
(2) với ro là bán kính nguyên tử
Trang 7r là bán kính của chấm lượng tử
Từ biểu thức (2) cho thấy kích thước của chấm giảm thì f tăng lên và xấp sĩ gần bằng 1 lúc này hầu như 100% nguyên tử đều ở trên bề mặt; nếu kích thước của chấm nhỏ hơn 1nm thì
có tập hợp ít nhất vài chục nguyên tử Khi kích thước chấm giảm đi thì hiệu ứng có liên quan đến các nguyên tử bề mặt, các trạng thái điện lượng tử liên quan đến bề mặt (gọi là trạng thái
bề mặt) có ảnh hưởng quan trọng đến tính chất quang của chấm lượng tử Ví dụ, khoảng 15% nguyên tử trong chấm lượng CdS 5 nm ở trên bề mặt Tỷ lệ bề mặt này có thể tăng cường hoặc giảm tốc độ truyền các hạt mang điện phát quang do mật độ bề mặt cao Trạng thái bề mặt của chấm lượng tử có thể ảnh hưởng đến sự hấp thụ quang (kích thích thích quang phát quang – PLE), hiệu suất lượng tử, cường độ phát quang Nhìn chung, trạng thái bề mặt xuất hiện từ liên kết sai hỏng ( unsatisfied) tại bề mặt hồi phục và bị ảnh hưởng bởi các thành phần hoá học ( nonstoichiometry) và các lỗ hổng Năng lượng trạng thái bề mặt nằm trong vùng cấm của chấm lượng tử Vì thế, chúng có thể bẫy các hạt mang điện (electron và lỗ trống) và hoạt động như chất khử (electron) và chất oxi hóa (lỗ trống) Các phản ứng điện hóa hoặc hoạt động tại bề mặt có thể ảnh hưởng đặc biệt đến tính dẫn điện và tính chất quang của chấm lượng tử Sự thụ động hóa bề mặt của chấm lượng tử có thể giam giữ hạt tải bên trong lõi và tăng cường tính chất quang của chấm lượng tử Nhưng bề mặt thụ động này hoạt động như chất cách điện cũng như rào cản của sự dẫn điện [4]
3.3 Cấu trúc nhiều vỏ
Chấm lượng tử hai vỏ được nghiên cứu để tăng cường tính chất quang Sự khác biệt và sự lệch mạng trong vùng cấm rất quan trọng đối với tính chất của lõi/vỏ của chấm lượng tử Vùng cấm và biên hấp thụ hoàn toàn ( band offset) của vật liệu lõi và vỏ cũng quan trọng đối với sự chiếm đóng hạt tải điện từ lõi đến trạng thái bề mặt của vỏ Trong trường hợp CdSe/CdS, sự lệch mạng là nhỏ, biên hấp thụ hoàn toàn cũng nhỏ Đối với chấm lượng tử CdSe/ZnS, sự lệch mạng là lớn, biên hấp thụ hoàn toàn cũng lớn Những điểm mạnh của cả hai vật liệu vỏ sẽ được tổng hợp trong chấm lượng tử có cấu trúc hai vỏ lõi/vỏ/vỏ CdSe/CdS/ZnS Trong cấu trúc nano hai vỏ, trạng thái căng của mạng (lattice strain) tại bề mặt tiếp giáp bị giảm xuống trong khi biên hấp thụ hoàn toàn vẫn rộng
4 HIỆU ỨNG TRONG CHẤM LƯỢNG TỬ
4.1 Hiệu ứng giam giữ lượng tử
Trang 8Sự giam giữ lượng tử thường tạo ra sự mở rộng vùng cấm với sự giảm về mặt kích thước của chấm lượng tử Vùng cấm trong một vật liệu là năng lượng để tạo ra một electron và lỗ trống tại trạng thái nghỉ ở một khoảng cách đủ xa tránh khỏi sự tương tác Coulomb của chúng Nếu một hạt tải đến gần một hạt khác, chúng có thể hình thành một cặp electron – lỗ trống, nghĩa
là một excition, có năng lượng khoảng vài eV thấp hơn vùng cấm Excition này giống như nguyên tử Hydro Khối lượng của một lỗ trống quá nhỏ so với proton, nó sẽ ảnh hưởng đến kết quả của phương trình sóng Schrodinger Khoảng cách giữa electron và lỗ trống được gọi
là bán kính Bohr excition (rB) Nếu me và mh là khối lượng của electron và lỗ trống, thì bán kính rB sẽ được xác định bằng công thức:
2
B
r
(3) Nếu bán kính R của chấm lượng tử xấp xỉ rB, hoặc nhỏ hơn rB thì chuyển động của electron
và lỗ trống sẽ bị giới hạn bởi kích thước của chấm lượng tử nó tạo ra sự phát quang và sự tăng năng lượng chuyển tiếp excition và có dịch chuyển xanh ( blue shift) trong vùng cấm của chấm lượng tử Bán kính Bohr excition là giá trị ngưỡng, và hiệu ứng giam giữ trở nên quan trọng khi bán kính của chấm lượng tử nhỏ hơn Đối với chấm lượng tử nhỏ, năng lượng liên kết exciton và năng lượng lên kết exciton – exciton lớn hơn nhiều trong vật liệu khối Đối với vật liệu có ε tương đối cao hoặc me và mh nhỏ thì rB lớn hơn Hai tiếp cận về mặt lý thuyết được dùng để tiên đoán tính chất của exciton, đặc biệt mô hình xấp xỉ khối lượng (EMA) và
sự kết hợp tuyến tính của thuyết orbital nguyên tử (LCAO)
4.2 Mô hình xấp xỉ khối lượng (EMA)
Mô hình này được sử rộng rãi nhất để dự đoán sự giam giữ lượng tử Mô hình giả định một hạt trong giếng thế với hàng rào thế vô hạn tại biên hạt Mối quan hệ giữa năng lượng (E) và vector sóng (k) được cho bởi biểu thức sau:
2 2
*
2
k
E
m
(4)
Trong mô hình này, mối quan hệ được giả định để giữ một electron hay lỗ trống trong chất bán dẫn, vì thế dãy năng lượng có dạng parabol gần biên vùng (band-edge) Độ biến thiên năng lượng ∆Eg bởi sự giam giữ exciton trong chấm lượng tử có bán kính R được biểu diễn như công thức sau:
Trang 92 2 2 2 2 2
*
0, 248
(5) Trong đó µ là khối lượng rút gọn ( reduced mass ) của cặp electron-lỗ trống và E*
Ry là năng lượng Rydberg.
Phần đầu tiên của phương trình (5) biểu diễn mối quan hệ giữa năng lượng giam giữ hạt trong giếng hay năng lượng giam giữ với bán kính của chấm lượng tử (R), trong khi đó phần thứ hai thể hiện năng lượng tương tác Coulomb phụ thuộc R-1 Năng lượng Rydberg độc lập với kích thước và thường không đáng kể, ngoại trừ chất bán dẫn có hằng số điện môi nhỏ Theo công thức (5), sự chuyển tiếp exciton đầu tiên tăng khi bán kính của chấm lượng tử giảm Tuy nhiên, mô hình xấp xỉ khối lượng này không thích hợp với các chấm lượng tử kích thước nhỏ bởi vì mối liên hệ E-k không còn xấp xỉ như parabol.
4.3 Tính chất phát quang
Sau khi bị kích thích bởi năng lượng bên ngoài, ví dụ photon cho hiện tượng quang phát quang, trường điện cho điện phát quang, electron và lỗ trống có năng lượng cao do sự chuyển năng lượng electron từ trạng thái cơ bản sang trạng thái kích thích Những năng lượng này có liên quan với sự hấp thụ quang được xác định trực tiếp bởi cấu trúc điện của vật liệu Electron và lỗ trống kích thích có thể hình thành một exciton Electron có thể kết hợp lại với lỗ trống và trở về trạng thái năng lượng thấp hơn, cuối cùng đạt trạng thái cơ bản Năng lượng phát ra từ sự tái hợp và sự hồi phục có thể là dạng phát xạ (phát ra photon) hoặc không phát xạ (phát ra phonon hoặc electron Auger).
5 MỘT VÀI ỨNG DỤNG CỦA CHẤM LƯỢNG TỬ TRONG KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ
5.1 LED chấm lượng tử
Những Led thế hệ cũ làm bằng chất bán dẫn truyền thống có nhiều hạn chế trong việc phát sáng như khó điều chỉnh bước sóng mà mỗi vật liệu bán dẫn phát ra Còn chấm lượng tử có thể được điều chỉnh để phát ra bất kì các bước sóng nằm trong vùng khả kiến và hồng ngoại Những khả năng điện phát quang độc nhất này của chấm lượng tử phụ thuộc vào kích thước của chấm từ 2 đến 10 nm Tại kích thước này, cơ học lượng tử cho phép vật liệu bán dẫn có những đặc điểm mới, kích thước nhỏ mang lại tính linh hoạt lạ thường về hình dạng, cho phép chấm hoạt động dễ dàng trong chất nền, tấm, màng, dung dịch, keo, mực Và đặc biệt khi ta điều khiển kích thước của chấm thì có thể điều khiển được màu sắc của chúng Định hình trước kích thước
Trang 10của chấm sẽ cố định được bước sóng photon phát ra có màu sắc thích hợp, thậm chí màu sắc không xuất hiện một cách ngẫu nhiên Đặc biệt hơn là chấm có thể phát ra ánh sáng trắng chuẩn nhờ trộn lẫn chấm phát ra ánh sáng đỏ, xanh lá và xanh dương
Hình 5: Đèn phát huỳnh quang màu xanh (trái) và màu trắng (phải) được chế tạo tại Sandia National Laboratories (Mỹ).
(Nguồn: http://www.physlink.com/News/071403QuantumDotLED.cfm)
5.2 Đánh dấu sinh học
Chấm lượng tử thực chất là tinh thể bán dẫn có đường kích một vài nanomet Cùng một loại vật liệu nhưng những chấm lượng tử có kích thước khác nhau sẽ phát xạ ra các màu khác nhau dưới ánh sáng hồng ngoại hoặc tử ngoại.
Lợi dụng tính chất này, nhiều nước trên thế giới đã sử dụng chấm lượng tử để đánh dấu hàng hoá, chứng từ hoặc tiền giấy nhằm chống làm giả, tiêm chấm lượng tử vào cơ thể động vật
để quan sát, chụp ảnh các cơ quan, tế bào Ngoài ra, chấm lượng tử còn có tiềm năng được sử dụng để dò ung thư, đưa thuốc tới tế bào ung thư
Cảm biến huỳnh quang học và điều trị ung thư, là một ứng dụng ưu việt của chấm lượng
tử đang được quan tâm trong lĩnh vực y tế Kích thước nhỏ giúp tinh thể lưu thông khắp nơi trong cơ thể và phát sáng dưới tác dụng của tia cực tím Nhờ đó các chuyên gia quan sát được quá trình hấp thụ vật chất ở da và nội tạng; nghiên cứu sự tích tụ hóa chất có trong các sản phẩm thương mại như bao bì, mỹ phẩm, thực phẩm … lên cơ thể sống So với thuốc nhuộm hữu cơ đang được sử dụng trong các ứng dụng y sinh hiện tại, cảm biến CLT cho hiệu quả vượt trội bởi phát sáng tốt hơn, lâu hơn và nhiều màu sắc hơn Dựa trên các nghiên cứu này còn có thể thiết kế CLT mang thuốc chống ung thư với liều chính xác tác động vào tế bào cụ thể, làm giảm tác dụng phụ không mong muốn của phương pháp hóa trị truyền thống. [5]