Kvanttipisteitä edullisesti ja tarkasti

Erikokoiset kolloidiset kvanttipisteet tuottavat kirkkaita värejä violetista tummanpunaiseen ja jopa infrapunasäteilyyn asti. Kuvassa Oulun yliopiston dosentti Rafal Sliz, joka johti tutkimusprojektia.

Oulun yliopiston Optoelektroniikan ja mittaustekniikan yksikön (OPEM) tutkijat ovat kehitelleet uuden menetelmän äärimmäisen herkkien fotoilmaisinten valmistamiseen.

--Käytännössä tämä tarkoittaa, että pystymme mittaamaan erittäin tarkasti haluttua infrapunasäteilyn spektriä aallonpituus kerrallaan. Kun kvanttipisteet ovat tasalaatuisesti samankokoisia, niillä voidaan mitata kapea viivamainen spektri. Mitattu aallonpituus määrittyy kvanttipisteen koosta. Vaikkapa kaasuseoksista voidaan poimia yksi tietty aine mittauskohteeksi, kiteyttää OPEM-tutkimusyksikön johtaja professori Tapio Fabritius.

Tutkimustulosten ytimessä ovat yhteistyössä Toronton yliopiston tutkijoiden kanssa kehitetyt kolloidiset kvanttipisteet. Ne ovat hiukkasia, joissa on 15–150 atomia puolijohdetta ja joille kvanttimekaniikan ilmiöt antavat ainutlaatuiset optiset ja sähköiset ominaisuudet.

Kvanttipisteiden vaativa rakenne on vaikea valmistaa edullisesti mutta nyt kehitetyllä materiaalitekniikan ja valmistustekniikan yhdistelmällä tavoiteltu rakenne voidaan valmistaa melko helposti. Siten esimerkiksi infrapunamittaus saattaa yleistyä siitä voi tulla yhtä yleinen asia kuin nykyään kamerasta

Mukana on myös OPEM-yksikön hallitsema mustesuihkutulostustekniikka. Sellainen edellyttää, että materiaali on nestemäisessä muodossa mutta se ei tässä tapauksessa riitä. Nyt tutkijoiden kehittämällä kvanttipisteliuoksella pystytään mustesuihkutulostuksella valmistamaan pisterakenne, jossa sensoreina toimivat pisteet ovat tasaisesti jakautuneena.

Oululaisten luoma rakenne muuttaa lämpösäteilyn sähköksi, joten samaa kvanttipisteteknologiaa voisi käyttää myös aurinkokennojen tehokkuuden parantamiseen, Fabritius täsmentää yliopistonsa tiedotteessa.

Monash-yliopiston kokeellinen tutkimus on puolestaan kehittänyt itsekoostuvan hiilipohjainen nanokalvon, jossa varaustilaa voidaan hallita yksittäisten molekyylien tasolla, yhden nanometrin pituusskaalassa.

Tämä työ tarjoaa potentiaalia identtisten kvanttipisteiden tiheille kaksiulotteisille itsekoostuville nanoryhmille, joiden varaustilaa voidaan osoittaa kutakin erikseen sähkökentän avulla.

Varausohjattavien kvanttipisteiden järjestetyt ryhmät voivat löytää sovelluksia muisteina laskennassa sekä valoa säteilevissä rakenteissa esimerkiksi vähän energiaa kuluttavin television tai älypuhelimen näyttöinä.

Aiheista aiemmin:

Kolme kertaa parempi infrapunailmaisin

Kvanttipisteitä ohuisiin materiaaleihin