نقاط کوانتومی برای استفاده در صنعت الکترونیک آینده

به گزارش مجله سلو بلاگ، پژوهشگران روشی برای مطالعه نقاط کوانتومی ارائه کردند که بینش آن ها را در این حوزه به حدی ارتقا می دهد که راستا برای استفاده از این نانومواد در ادوات الکترونیکی نسل بعد هموار می گردد.

به گزارش گروه دانشگاه خبرنگاران، نقاط کوانتومی، نانوذراتی ساخته شده از مواد نیمه رسانا هستند که فقط شامل چند هزار اتم هستند. به دلیل تعداد کم اتم، خصوصیات یک نقطه کوانتومی بین ویژگی های تک اتم ها یا مولکول ها و مواد توده ای با تعداد زیادی اتم واقع شده است. با تغییر اندازه و شکل این نانوذرات، می توان خصوصیات الکترونیکی و نوری آن ها را تنظیم کرد. به لطف کنترل روز افزون اندازه و شکل این نانوذرات، کاربرد های تجاری نقاط کوانتومی افزایش یافته است.

با این وجود مسئله ای وجود دارد که می تواند کارایی دستگاه ها یا وسایلی را که از این نانومواد استفاده می نمایند، را مختل کند. وقتی نور توسط ماده ای جذب می شود، الکترون ها به سطح انرژی بالاتری ارتقا می یابند و هنگامی که به حالت پایه خود برمی شود، هرکدام می توانند یک فوتون به محیط اطراف منتشر نمایند. در نقاط کوانتومی متداول، رفت و برگشت الکترون به حالت پایه خود می تواند توسط پدیده های مختلف کوانتومی دست خوش تغییر شود و انتشار نور به محیط اطراف را مختل کند.

این تاخیر در انتشار نور می تواند در دسته جدیدی از نانومواد ساخته شده از پروسکیت ها کوتاه تر باشد، که در نتیجه علاقه به این نقاط کوانتومی افزایش یافته است.

پژوهشگران موسسه شیمی و فیزیک دانشگاه کامپیناس (UNICAMP) در ایالت سائوپائولو برزیل با همکاری دانشمندان دانشگاه میشیگان در آمریکا تحقیقاتی انجام دادند که درک آن ها را در خصوص فیزیک بنیادین نقاط کوانتومی پروسکایتی افزایش می دهد.

نتایج این تحقیق در قالب مقاله ای در نشریه Science Advances منتشر شده است.

لازارو پدیل ها جونیور از محققان این پروژه می گوید: ما از روش طیف سنجی استفاده کردیم که به ما امکان تجزیه و تحلیل جداگانه رفتار الکترون ها در هر نانوماده را در مجموعه ای از ده ها میلیارد نانومواد می دهد.

وی می افزاید: ما توانستیم ترازبندی انرژی بین حالت روشن [مرتبط با سه گانه]و حالت تاریک [مرتبط با حالت تک گانه]را تأیید کنیم، که نشان می دهد این هم ترازی چگونه به اندازه نقاط کوانتومی بستگی دارد. ما همچنین برهم کنش بین این حالت ها را نیز شناسایی کردیم که این دستاورد، فرصت هایی را برای استفاده از این سیستم ها در زمینه های دیگر فناوری مانند اطلاعات کوانتومی فراهم می نماید.

برای مطالعه چگونگی تعامل الکترون ها با نور در این مواد، پژوهشگران از طیف سنجی منسجم چند بعدی (MDCS) استفاده کردند که در آن پالس های لیزر فوق کوتاه به نمونه پروسکایت در دمای منفی 269 درجه سانتیگراد تابیده می شود.

با این کار، می توان برهم کنش الکترون و نور و پویایی آن را با دقت زمانی بالا تجزیه و تحلیل کرد. از روش MDCS می توان برای تجزیه و تحلیل هم زمان میلیارد ها نانوذره و تشخیص خانواده های مختلف نانوذرات موجود در نمونه استفاده کرد.