نقاط كمومية من أوكسي هاليد البزموت مضبوطة بالفاعل السطحي
العنوان الرسمي للبراءة
طريقة تصنيع نقاط كمومية من أوكسي هاليد البزموت
العنوان الإنجليزي: Method for making bismuth oxyhalide quantum dots
الاختراع
الاختراع
المشكلة
تنتج النقاط الكمومية من أوكسي هاليد البزموت عادة بطرق حرارية مذيبية أو مسارات أخرى كثيفة الحرارة وطويلة الزمن. كما تتأثر خصائصها البصرية والتحفيزية الضوئية بقيمة pH ودرجة الحرارة والشكل وكيمياء السطح، مما يعقد التوسيع القابل للتكرار.
أهميتها
يمكن لمسار تكوين قصير عند درجة حرارة محيطة أن يخفض تعقيد تحضير مواد نانوية شبه موصلة للضوء المرئي تُبحث لتطبيقات التحفيز الضوئي والاستشعار والطاقة الشمسية والإلكترونيات الضوئية.
النهج
يخلط ملح بزموت مذاب في مذيب غليكولي مع هاليد فلز قلوي مائي، ثم يضاف إلى محلول مائي لخافض توتر سطحي من بولي أوكسي إيثيلين سوربيتان. تتكون النقاط الكمومية دون تسخين مضاف، ثم ترشح ويمكن تجفيفها لاحقًا عند 100–115 درجة مئوية.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات المستفيدة المحتملة مصنعي النقاط الكمومية والمحفزات الضوئية وباحثي معالجة المياه ومطوري الحساسات البصرية ومختبرات المواد الشمسية والجهات الباحثة عن بدائل شبه موصلة خالية من الكادميوم والرصاص والزئبق.
القيمة المحتملة
تجري خطوة التكوين في وعاء واحد عند 15–25 درجة مئوية دون حرارة مضافة، وتوفر نقاط أوكسي هاليد البزموت مضبوطة بالخافض السطحي بمساحة سطحية مطالب بها 59–82 م²/غ وفجوة نطاق 1.80–2 إلكترون فولت ونسبة مفضلة 1:1 بين البزموت واليود.
الخلفية
الخلفية
تظهر النقاط الكمومية سلوكًا إلكترونيًا وبصريًا يعتمد على الحجم، لذلك يعد الضبط القابل للتكرار للتركيب والأبعاد مهمًا. وتجنب أوكسي هاليدات البزموت الاعتماد على أنظمة أشباه الموصلات القائمة على الكادميوم أو الرصاص أو الزئبق، كما يملك أوكسي يوديد البزموت فجوة نطاق منخفضة نسبيًا تناسب الاستجابة للضوء المرئي. ويستخدم تحضير BiOI التقليدي غالبًا الارتجاع أو الميكروويف أو الأوتوكلاف أو المعالجة الحرارية المذيبية، وتتغير خصائص الناتج بحسب ظروف التحضير. وتسعى البراءة إلى مسار كيميائي رطب أبسط يشكل النقاط الكمومية في درجة حرارة الغرفة مع ضبطها بالخافض السطحي.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
يذاب Bi(NO3)3 في الإيثيلين غليكول أو غليكول آخر مذكور، بينما يذاب هاليد فلز قلوي، ويفضل KI، في الماء. تجمع المحاليل وتحرك 5–10 دقائق عند 15–25 درجة مئوية، ثم تخلط مع خافض سطحي مائي من إستر بولي أوكسي إيثيلين سوربيتان 10–15 دقيقة عند الحرارة نفسها. تعزل النقاط بالترشيح الفراغي ويمكن تجفيفها بعد ذلك. وتملك المنتجات المطالب بها مساحة سطحية 59–82 م²/غ وفجوة نطاق 1.80–2 إلكترون فولت، مع نسبة مولية مفضلة Bi:I مقدارها 1:1.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- أبحاث محفزات الضوء المرئي لتفكيك الملوثات العضوية.
- تطوير مواد الحساسات البصرية والكيميائية.
- أبحاث الطاقة الشمسية وأشباه الموصلات النشطة ضوئيًا.
- منصات نقاط كمومية غروية للأجهزة القائمة على المواد النانوية.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- يشكل النقاط الكمومية عند 15–25 درجة مئوية دون حرارة عملية مضافة.
- يستخدم تسلسلًا كيميائيًا رطبًا قصيرًا في وعاء واحد قبل الترشيح.
- يتجنب تراكيب النقاط الكمومية القائمة على الكادميوم والرصاص والزئبق.
- يحدد نطاقات المساحة السطحية وفجوة النطاق ومحتوى الخافض السطحي ونسبة Bi:I.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
وُصف التحضير في درجة حرارة الغرفة والتوصيف بالمجهر الإلكتروني والمساحة السطحية والخصائص البصرية، مع مناقشة النشاط التحفيزي الضوئي؛ ولم يثبت أداء تطبيقي كمي أو إنتاج موسع ضمن أدلة المصدر. ولم تُتحقق مرحلة التطوير بصورة مستقلة.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
قد تجذب العملية مطوري النقاط الكمومية والمحفزات الضوئية والمواد البصرية الباحثين عن تكوين منخفض الحرارة. ويتطلب التطوير التجاري توزيعات حجم قابلة للتكرار، وقياس الأداء البصري والتحفيزي، وضبط إزالة الخافض السطحي، واسترجاع المذيب، وتقييم الثبات والسمية، والتوسيع، والتحقق في جهاز أو مفاعل خاص بالتطبيق.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- C09K11/74مواد لتطبيقات غير منصوص عليها في موضع آخر؛ تطبيقات لمواد غير منصوص عليها في موضع آخر
- C01G29/00المركبات المحتوية على فلزات غير المشمولة بالفئتين الفرعيتين C01D أو C01F
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
- C09K11/7428مواد لتطبيقات غير منصوص عليها في موضع آخر؛ تطبيقات لمواد غير منصوص عليها في موضع آخر
- C01G29/00المركبات المحتوية على فلزات غير المشمولة بالفئتين الفرعيتين C01D أو C01F
المخترعون
المخترعون
- المخترع الأولبابكر يعقوب الهادي عبد الخير
- مخترعفيصل خويشان لافي القثامي
- مخترعمحمد رحمة الله الأمين
الكلمات المفتاحية
الكلمات المفتاحية
- أوكسي هاليد البزموت
- أوكسي يوديد البزموت
- نقاط كمومية
- تحضير في درجة حرارة الغرفة
- خافض توتر سطحي
- الضوء المرئي
- التحفيز الضوئي
- فجوة النطاق
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.