Источники квантового света непостоянны. Они могут мерцать, как звезды на ночном небе, и гаснуть, как умирающий фонарик. Однако недавно опубликованное исследование из Университета Оклахомы доказывает, что добавление покрытия к одному из этих источников света, называемого коллоидной квантовой точкой, может заставить их светить без сбоев, открывая дверь новым, доступным квантовым возможностям. Результаты доступны в Nature Communications .

Квантовые точки, или КТ, настолько малы, что если увеличить одну квантовую точку до размера бейсбольного мяча, то бейсбольный мяч будет размером с Луну. КТ используются в самых разных продуктах: от компьютерных мониторов и светодиодов до солнечных батарей и биомедицинских инженерных устройств. Они также используются в квантовых вычислениях и коммуникациях.

Научное исследование под руководством доцента OU Итонга Дуна демонстрирует, что добавление кристаллизованного молекулярного слоя к квантовым точкам из перовскита нейтрализует поверхностные дефекты и стабилизирует поверхностные решетки. Это предотвращает их потемнение или мерцание.

«В квантовых вычислениях вы должны иметь возможность контролировать, сколько фотонов испускается в любой момент времени», — сказал он. «КТ, как известно, нестабильны, поэтому мы работали над созданием кристаллического покрытия, которое могло бы стабилизировать их квантовые излучения. Этот материал идеален, поскольку он недорог в использовании и масштабировании и эффективен при комнатной температуре».

Квантовые точки исторически имели несколько проблем. Во-первых, их поверхности могут легко стать дефектными. Эти дефекты могут привести к отказу КТ, часто всего через 10–20 минут использования. Кристаллические покрытия, используемые Донгом и его коллегами, продлевают непрерывную эмиссию фотонов КТ до более чем 12 часов без какого-либо затухания и практически без мерцания.

Во-вторых, излучатели одиночных фотонов традиционно работали при чрезвычайно низких криогенных температурах. Фактически, им обычно требуется жидкий гелий при -452 градусах по Фаренгейту, что делает их непрактичными для большинства реальных приложений. Однако это исследование показывает, что перовскитные квантовые точки достигают почти 100% эффективности при комнатной температуре. Этот прорыв делает их значительно проще, дешевле и привлекательнее в использовании.

«Хотя к экзотическим оптическим свойствам этого материала был реальный интерес, сложность, необходимая для изготовления излучателя одного фотона, была непомерно высокой», — сказал Донг. «Но поскольку перовскитные квантовые точки можно использовать при обычных температурах и синтезировать с очень небольшими затратами, мы считаем, что они могли бы стать источником света для фотонных чипов для будущих квантовых вычислений и квантовых коммуникационных устройств».

По словам Донга, эти результаты открывают путь для будущих конструкций квантовых излучателей, которые выходят за рамки этого конкретного материала или молекулярной структуры.

«По моему мнению, наше исследование имеет глубокие последствия для квантовой области», — сказал он. «Мы нашли способ стабилизировать эти КТ с помощью органических и неорганических молекулярных кристаллов, открыв дверь для других в исследование фундаментальных оптических свойств и фундаментальной физики этих материалов. Это действительно захватывающе».

Её конек схемы в бизнесе, банковской и финансовой сфере.