В США провели прорывной эксперимент по управлению квантовыми точками

В ходе новаторского исследования ученые Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США обнаружили, что при воздействии коротких световых импульсов можно менять симметрию кристаллической структуры квантовых точек. Это открытие позволяет целенаправленно управлять оптическими и электронными свойствами материалов на наноуровне.

Квантовые точки, изготавливаемые из полупроводниковых материалов вроде сульфида свинца, обладают уникальными характеристиками благодаря своему крошечному размеру. Обычно ожидается, что сульфид свинца образует кубическую кристаллическую структуру с высокой симметрией, похожую на структуру поваренной соли. Однако предыдущие данные свидетельствовали, что атомы свинца располагаются не точно там, где предполагалось, а немного смещены от центра, что приводит к структуре с меньшей симметрией.

Исследователи использовали передовые лазерные и рентгеновские методы для изучения структурных изменений в квантовых точках под воздействием света. В SLAC Национальной ускорительной лаборатории они применяли метод мегаэлектронвольтной сверхбыстрой электронной дифракции (MeV-UED) для наблюдения за поведением квантовых точек в невероятно короткие промежутки времени, вплоть до триллионной доли секунды. В то же время в Передовом фотонном источнике (APS) в Аргоннской лаборатории проводились эксперименты по сверхбыстрому полному рентгеновскому рассеянию.

Наблюдения показали, что квантовые точки при поглощении светового импульса переходят из неупорядоченного состояния в более организованное, когда атомы свинца возвращаются в центрированное положение. Возвращение симметрии напрямую влияет на электронные свойства квантовых точек, включая уменьшение энергии запрещенной зоны, что определяет, насколько хорошо кристаллы проводят электричество и реагируют на внешние воздействия.

Эти открытия имеют важное значение для наноэлектроники и технологий. Возможность изменения симметрии квантовых точек с помощью световых импульсов позволяет ученым создавать материалы с заданными свойствами и функциями. Подобно тому, как из кубиков Lego можно создавать бесконечное множество конструкций, исследователи учатся "строить" квантовые точки с нужными свойствами, открывая путь для новых технологических достижений.