به گزارش باشگاه خبرنگاران جوان، به نقل از news.mit.edu، نقاط کوانتومی کشف شده در دهه ۱۹۹۰ کاربرد‌های مختلفی در طیف گسترده دارند و شاید بیشتر به دلیل تولید رنگ‌های زنده با وضوح بالا شناخته شده باشند. اختلال در ردیابی مسیر‌های بیوشیمیایی یک دارو هنگام تعامل با سلول‌های زنده یا تمایل به چشمک زدن در فواصل تصادفی صفحه‌ نمایش‌های تلویزیون می‌تواند یک اشکال مهم باشد. اکنون، تیمی از شیمیدانان MIT راهی برای کنترل این پلک زدن ناخواسته بدون نیاز به هیچ گونه تغییری در فرمولاسیون یا فرآیند تولید ارائه کرده اند. با پرتاب پرتویی از نور لیزر مادون قرمز در حد چند تریلیونم ثانیه، چشمک زدن نقطه کوانتومی برای یک دوره نسبتا طولانی حذف می‌شود که ده‌ها میلیارد بار بیشتر از پالس لیزر است.

کاربرد نقاط کوانتومی

یافته‌های این تحقیق جدید در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است. نقاط کوانتومی ذرات بسیار ریزی هستند و با دریافت انرژی از نور تابیده شده به آنها، الکترون‌ها می‌توانند به باند انرژی بالاتری بپرند. هنگام برگشت به سطح قبلی خود انرژی به شکل فوتون یا همان ذره‌ای از نور آزاد می‌شود. فرکانس این نور که رنگ آن را تعیین می‌کند را می‌توان با انتخاب اشکال و ابعاد نقطه‌ها به طور دقیق تنظیم کرد. علاوه بر صفحه نمایش، نقاط کوانتومی پتانسیلی برای استفاده به عنوان سلول‌های خورشیدی، ترانزیستورها، لیزر‌ها و دستگاه‌های اطلاعات کوانتومی دارند.

پدیده چشمک زدن برای اولین بار و بلافاصله پس از ایجاد نقاط کوانتومی در دهه ۱۹۹۰ مشاهده شد. باوندی می‌گوید: "از آن زمان به بعد، تلاش زیادی برای حذف با مهندسی کردن رابط بین نقطه و محیط آن یا با افزودن مولکول‌های دیگر انجام شد، اما هیچ‌کدام از این راهکار‌ها واقعاً خوب کار نمی‌کردند یا خیلی قابل تکرار نبودند. برای برخی از برنامه‌های کاربردی، اطلاعات کوانتومی یک منبع تابشگر تک فوتونی کامل لازم است."

از پالس‌های فوق‌سریع مادون قرمز میانی در کجا می توان استفاده کرد؟

اکنون به لطف تحقیقات این تیم از پالس‌های فوق‌سریع مادون قرمز میانی برای روشن ماندن نقاط کوانتومی استفاده می‌شود که به طور بالقوه می‌تواند بسیار مفید باشد، مانند تحقیقات زیست پزشکی که در آن حذف چشمک زدن ضروری است. فرآیند‌های بیولوژیکی زیادی وجود دارد که واقعاً نیاز به تجسم با یک برچسب ثابت نورتابی دارند، مانند برنامه‌های کاربردی ردیابی. یا حتی می‌توان فرآیند‌های مؤثرتر کشف دارو را با استفاده از این تکنیک شناخت. نلسون که استاد شیمی هاسلم و دیویی است، توضیح می‌دهد که علت پدیده چشمک زدن احتمالاً مربوط به بار‌های الکتریکی اضافی است، مانند الکترون‌های اضافی هنگام اتصال به قسمت بیرونی نقاط کوانتومی و تغییر خواص سطحی به طوری که مسیر‌های جایگزین دیگری برای آزاد شدن انرژی اضافی وجود دارد.

نقطه کوانتومی به جای خنثی بودن الکتریکی، دارای بار خالص است و در حالی که هنوز می‌تواند با گسیل یک فوتون به حالت پایه خود بازگردد، متاسفانه بار اضافی مجموعه‌ای کامل از مسیر‌ها را برای حالت برانگیخته الکترون باز می‌کند. اما هنگام انفجار نور مادون قرمز میانی و تابیده شدن آن، بار‌های اضافی از سطح حذف و انتشارات پایداری تولید و چشمک زدن متوقف می‌شود. پالس‌های مادون قرمز میانی در حال حاضر به تجهیزات لیزر آزمایشگاهی حجیم و گران‌قیمت متکی هستند و هنوز برای کاربرد‌های تجاری آماده نیستند؛ بنابراین شاید محققان از فرکانس‌های تراهرتز که به دستگاه‌های بسیار کوچک‌تر و ارزان‌تر منجر می‌شوند، برای بررسی این نقاط استفاده کنند.

تیم تحقیقاتی شامل اردوان فرهوش، فرانک گائو، ژوکوان ژانگ، اولوگ‌بک باروتوف و آدام ویلارد از متخصصان MIT بودند. این کار توسط آزمایشگاه تحقیقاتی و دفتر تحقیقات ارتش آمریکا، مؤسسه فناوری نانو سرباز، وزارت انرژی آمریکا و برنامه توسعه جهانی سامسونگ پشتیبانی شد.

بیشتر بخوانید

• محققان در مقیاس پذیری محاسبات کوانتومی به پیشرفت بزرگی دست یافتند

انتهای پیام/