p (Phys.org) - Cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável do Departamento de Energia dos EUA e outros laboratórios demonstraram um processo pelo qual os pontos quânticos podem se automontar em locais ideais em nanofios, um avanço que poderia melhorar as células solares, Computação quântica, e dispositivos de iluminação. p Um artigo sobre a nova tecnologia, "Pontos quânticos automontados em um sistema nanofio para fotônica quântica, "aparece na edição atual da revista científica Materiais da Natureza .

p Os pontos quânticos são minúsculos cristais de semicondutores com alguns bilionésimos de metro de diâmetro. Nesse tamanho, eles exibem comportamentos benéficos da física quântica, como a formação de pares elétron-lacuna e a coleta de energia em excesso.

p Os cientistas demonstraram como os pontos quânticos podem se automontar no ápice do núcleo de arsenieto de gálio / alumínio arsenieto de gálio / interface nanofio shell. Crucialmente, os pontos quânticos, além de ser altamente estável, pode ser posicionado precisamente em relação ao centro do nanofio. Essa precisão, combinado com a capacidade dos materiais de fornecer confinamento quântico para os elétrons e os buracos, torna a abordagem uma potencial virada de jogo.

p Elétrons e buracos normalmente se localizam na posição de menor energia dentro dos limites de materiais de alta energia nas nanoestruturas. Mas na nova demonstração, o elétron e o buraco, sobrepondo-se de uma forma quase ideal, estão confinados no próprio ponto quântico em alta energia, em vez de localizados nos estados de energia mais baixos. Nesse caso, esse é o núcleo de arseneto de gálio. É como acertar o centro do alvo, e não a periferia.

p Os pontos quânticos, como resultado, são muito brilhantes, espectralmente estreito e altamente anti-agrupamento, exibindo excelentes propriedades ópticas mesmo quando estão localizados a apenas alguns nanômetros da superfície - uma característica que surpreendeu os cientistas.

p "Alguns cientistas suíços anunciaram que conseguiram isso, mas os cientistas na conferência tiveram dificuldade em acreditar, "disse o cientista sênior do NREL Jun-Wei Luo, um dos co-autores do estudo. Luo começou a trabalhar construindo um sistema de ponto quântico em nanofio usando o supercomputador do NREL e foi capaz de demonstrar que, apesar do fato de que as bordas da banda geral são formadas pelo núcleo de arseneto de gálio, as barreiras ricas em alumínio fornecem confinamento quântico tanto para os elétrons quanto para os buracos dentro do ponto quântico pobre em alumínio. Isso explica a origem das transições ópticas altamente incomuns.

p Várias aplicações práticas são possíveis. O fato de que pontos quânticos estáveis ​​podem ser colocados muito perto da superfície dos nanofios aumenta um enorme potencial para seu uso na detecção de campos elétricos e magnéticos locais. Os pontos quânticos também podem ser usados ​​para carregar conversores para melhor coleta de luz, como no caso das células fotovoltaicas.

p A equipe de cientistas que trabalha no projeto veio de universidades e laboratórios da Suécia, Suíça, Espanha, e os Estados Unidos.