Kvanttipisteitä ohuisiin materiaaleihin

University of Rochesterin tutkijat ovat osoittaneet, että vikakohdat atomisesti ohuessa puolijohteessa voivat tuottaa valoa emittoivia kvanttipisteitä.

Tällaiset kvanttipisteet voisivat olla hyödyllistä integroitaessa kvanttifotoniikkaa nykyelektroniikan yhteyteen.

Kvanttipisteitä kutsutaan usein keinotekoisiksi atomeiksi ja niitä tutkitaan monenlaisia sovelluksia ajatellen. Kuitenkin vasta nyt, optisesti aktiivisia kvanttipisteitä on havaittu 2D-materiaaleissa.

Nyt osoitettiin, että kaksiulotteinen volframi diselenidi (WSe2) toimii alustana kiinteille kvanttipisteille. Lisäksi nämä kvanttipisteet eivät pilaa puolijohteen sähköistä tai optista suorituskykyä, ja niitä voidaan ohjata sähkö- ja magneettikenttien avulla.

Kvanttipisteen emission kirkkautta voidaan ohjata jännitteellä ja jatkossa on tarkoitus käyttää jännitettä jopa "virittämään" emittoituvien fotonien väriä.

Keskeinen etu on myös, että kvanttipisteiden luominen atomisen ohueen WSe2:een on paljon helpompaa kuin niiden tuottaminen perinteisiin materiaaleihin. Rochesterin kvanttipiste syntyi kahden atomisen ohuen levyn kohtaamispisteessä, johon syntyi vikakohta.

Tällä kvanttipisteellä on myös luontainen kvanttitason vapausaste eli elektronin spin. Tästä on paljon iloa, koska spin voi toimia sekä kvantti-informaation säilyttäjänä että antaa anturin paikalliselle kvanttipisteen ympäristölle.

Tutkijoiden mukaan helppous, jolla spin ja fotonit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, tehnevät näistä järjestelmistä ihanteellisia kvantti-informaation sovelluksiin sekä nanomittakaavan metrologialle.

Sichuanin yliopiston tutkijat ovat puolestaan kehittäneet nanoselluloosapaperin, johon he ovat uuttaneet bioyhteensopivia kvanttipisteitä, jotka on valmistettu puolijohtavista sinkki- ja seleenikiteistä.

Tällainen joustavalle elektroniikalle suunniteltu paperi hohtaa huoneenlämmössä ja se voidaan kääriä rullalle ja avata ilman halkeilua.

Paperi tuotetaan ympäristöystävällisestä puujauhosta yksinkertaisella, imusuodatus menetelmällä. Useimmat joustavan elektroniikan kehitystyöt tukeutuvat öljypohjaisiin muoveihin ja myrkyllisiin aineisiin.

Aiheesta aiemmin:

Oikean kokoisia kvanttipisteitä