Nanoledejä ja kvanttivalosauvoja

MIT-tutkijat ovat luoneet tekniikan, joka mahdollistaa yksittäisten halogenidiperovskiittien nanokiteiden kasvattamisen paikan päällä tarvittaessa ja halliten sijaintia alle 50 nanometrin tarkkuudella.

Tällä tekniikalla voidaan myös tarkasti säätää nanokiteiden kokoa, mikä on tärkeää, koska koko vaikuttaa niiden ominaisuuksiin. Koska materiaali kasvatetaan paikallisesti halutuilla ominaisuuksilla, tavanomaisialitografisia kuviointivaiheita, jotka voivat aiheuttaa vahinkoa, ei tarvita.

Tekniikka on myös skaalautuva, monipuolinen ja yhteensopiva tavanomaisten valmistusvaiheiden kanssa, joten se voi mahdollistaa nanokiteiden integroinnin toiminnallisiin nanomittakaavaisiin laitteisiin. Tutkijat käyttivät tätä valmistaakseen nanokokoisia valodiodeja (nanoLED).

Tällaisilla ryhmillä voisi olla sovelluksia optisessa viestinnässä ja tietojenkäsittelyssä, linssittömissä mikroskoopeissa, uudentyyppisissä kvanttivalonlähteissä erittäin tiheissä ja korkearesoluutioisissa näytöissä.

Heidän prosessinsa ydin on nanokiteiden kasvussa käytettävän liuoksen sijoittaminen pieniin sopivasti muotoiltuihin kaivoihin, jotka sisältävät kemiallisen prosessin, jonka kautta kiteet kasvavat. Siten heillä on tavallaan hyvin pienet ja deterministiset reaktorit, joissa materiaali voi kasvaa, toteavat tutkijat.

He osoittivat tekniikkansa tehokkuuden valmistamalla tarkkoja nanoLED-ryhmiä. Tässä lähestymistavassa jokaisesta nanokiteestä tehdään valoa emittoiva nanopikseli. Näitä suuritiheyksisiä nanoLED-ryhmiä voitaisiin käyttää sirulla olevaan optiseen viestintään ja tietojenkäsittelyyn, kvanttivalonlähteisiin, mikroskopiaan ja korkearesoluutioisiin näyttöihin lisätyn ja virtuaalitodellisuuden sovelluksiin.

Kvanttipisteitä sisältäviä taulutelevisioita on kaupallisesti saatavilla, mutta niiden pitkänomaisten serkkujen, kvanttisauvaryhmien luominen kaupallisiin laitteisiin on ollut vaikeampaa. Kvanttisauvat voivat ohjata sekä valon polarisaatiota että väriä luodakseen 3D-kuvia virtuaalitodellisuuslaitteille.

MIT:n insinöörit ovat keksineet uuden tavan koota tarkasti kvanttisauvojen ryhmiä käyttämällä taitetusta DNA:sta valmistettuja rakennetelineitä. Sijoittamalla kvanttisauvoja DNA-telineeseen erittäin hallitusti, tutkijat voivat säädellä niiden suuntaa, mikä on avaintekijä ryhmän lähettämän valon polarisaation määrittämisessä. Tämä helpottaa syvyyden ja ulottuvuuden lisäämistä virtuaaliseen kohtaukseen.

Jo 15 vuoden ajan ryhmän tutkijat ovat kehitelleet DNA:sta valmistettujen nanomittakaavan rakenteiden suunnittelua ja valmistamista. DNA on erittäin vakaa ja ohjelmoitava molekyyli ja on siten ihanteellinen materiaali pienille rakenteille, joita voidaan käyttää erilaisiin sovelluksiin, kuten lääkkeiden toimittamiseen, biosensoreina toimimiseen tai rakennetelineiden muodostamiseen valoa kerääville materiaaleille.

Tutkijat toivovat nyt voivansa luoda kiekkokokoisia pintoja syövytetyillä kuvioilla, joiden avulla he voisivat skaalata suunnittelunsa laitemittakaavaisiin kvanttisauvojen järjestelyihin useisiin sovelluksiin kuten mikroledien tai lisätyn todellisuuden/virtuaalitodellisuuteen lisäksi.

Aiheesta aiemmin:

Nanovoimia halliten alhaalta ylöspäin

DNA:n satunnaisuutta ja järjestyksellisyyttä hyödyntäen