Новости космоса и технологий. » Физика » Ученые манипулируют свойствами квантовых точек

Ученые манипулируют свойствами квантовых точек

Опубликовал: Admin, 5-11-2020, 01:01, Физика, 50, 0

Ученые манипулируют свойствами квантовых точек

Ученые Национального исследовательского ядерного университета МИФИ (МИФИ) продемонстрировали увеличение интенсивности и скорости излучения квантовых точек. По мнению авторов исследования, разработка может помочь решить одну из ключевых проблем в создании квантового компьютера и вывести биомедицинский мониторинг на новый уровень. Результаты исследования опубликованы в Оптика Экспресс .

Квантовые точки - это низкоразмерные флуоресцентные наноструктуры, перспективные в области взаимодействия света и вещества. Они способны поглощать свет в широком диапазоне и излучать свет в узком диапазоне длин волн, который зависит от размера нанокристалла; то есть та или иная квантовая точка светится определенным цветом. Эти свойства составляют квантовые точки практически идеален для сверхчувствительной многоцветной регистрации биологических объектов, а также для медицинской диагностики.

Квантовые точки можно использовать в самых разных областях, от осветительных устройств и солнечных батарей до кубитов для квантовых вычислений. Они лучше традиционных люминофоров по светостойкости и яркости. Дисплеи с квантовыми точками могут обеспечивать гораздо более высокую яркость, контрастность и более низкое энергопотребление, чем другие технологии.

Исследователи из Лаборатории нано-биоинженерии (LNBE) Института инженерной физики и биомедицины МИФИ первыми продемонстрировали увеличение как интенсивности, так и скорости спонтанного излучения полупроводниковых квантовых точек в кремний пористый фотонные структуры.

Результаты исследования представляют собой новый подход к управлению спонтанным излучением света путем изменения локальной электромагнитной среды люминофоров в пористой матрице, что открывает перспективы для новых приложений в биодатчиках, оптоэлектронике, криптографии и квантовые вычисления .

Прежде всего, новые системы могут служить основой для компактных флуоресцентных биосенсоров в виде иммуноферментного анализа, широко распространенного в клинической практике. Использование квантовых точек с флуоресценцией, усиленной фотонными кристаллами, значительно повысит чувствительность анализа, сделав возможным раннее обнаружение заболеваний, когда количество биомаркеров болезни в крови пациента невелико. Это также облегчит наблюдение за лечением пациента.

Более того, разработка может служить основой для оптических компьютеров или криптографических систем, заменяя громоздкие источники одиночных фотонов или оптические логические элементы. Помимо компактности и простоты, использование новых систем в этой области позволит решить одну из ключевых проблем отрасли: производство одиночных или квантовых запутанных фотонов по требованию, что сегодня практически невозможно.

Запутанные фотоны - пара частиц в коррелированных квантовых состояниях - играют ключевую роль в современной физике. Без запутанных пар практически невозможно реализовать квантовую связь и квантовую телепортацию, а также построить квантовые компьютеры, подключенные к квантовому Интернету. Если квантовый компьютер будет создан, принципы целого ряда областей - молекулярного моделирования, криптографии, искусственного интеллекта - могут полностью измениться.

Ученым МИФИ удалось получить результат за счет использования глубокого окисления фотонные кристаллы , что позволило подавить тушение люминесценции, а также уменьшить потери энергии на поглощение.

«Для усиления люминесценции таких структур используются различные методы, среди которых особый интерес представляет использование фотонных кристаллов. Периодические изменения показателя преломления фотонного кристалла позволяют добиться локального увеличения плотности фотонных состояний, за счет чего люминофоры «Наблюдается рост интенсивности и скорости спонтанного излучения», - сказал научный сотрудник ЛНБЭ МИФИ Павел Самохвалов.

Для изготовления фотонных кристаллов широко используется пористый кремний, который сильно отличается от других материалов из-за возможности точного контроля показателя преломления, простоты изготовления и сорбционной способности.

Однако до сих пор исследователям не удалось увеличить скорость излучательной релаксации люминофоров в фотонных кристаллах пористого кремния из-за значительного тушения люминесценции при контакте с поверхностью кремния.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии