Ssylka

Световое управление симметрией квантовых точек: новый путь к материалам будущего

Ученые обнаружили удивительную способность света изменять симметрию атомной структуры квантовых точек, открывая возможности для создания материалов с уникальными свойствами. Исследователи продемонстрировали, что воздействие света может преобразовывать квантовые точки из неупорядоченного состояния в более организованное, что напрямую влияет на их электронные характеристики.
Световое управление симметрией квантовых точек: новый путь к материалам будущего
Изображение носит иллюстративный характер

Квантовые точки представляют собой крошечные полупроводниковые структуры, обычно изготавливаемые из таких материалов, как сульфид свинца. Благодаря своим нанометровым размерам они обладают уникальными оптическими и электронными свойствами, которые могут найти применение в революционных электронных устройствах и медицинской визуализации.

Исследование показало, что сульфид свинца, обычно формирующий кубическую кристаллическую структуру с высокой симметрией (подобно поваренной соли), может демонстрировать интересные отклонения от идеальной формы. Предыдущие данные указывали на то, что атомы свинца в квантовых точках слегка смещены от центра, что снижает общую симметрию структуры. Однако при воздействии света происходит нечто удивительное: квантовые точки переходят из менее упорядоченного состояния в более симметричное.

«Изменения симметрии могут создавать совершенно новые материалы с различными свойствами», — объясняет физик Аргоннской национальной лаборатории Ричард Шаллер. Для изучения этих структурных изменений исследователи использовали передовые лазерные и рентгеновские методы в нескольких ведущих научных центрах: Мегаэлектронвольтную ультрабыструю электронную дифракцию (MeV-UED) в Национальной ускорительной лаборатории SLAC, Усовершенствованный фотонный источник (APS) в Аргоннской национальной лаборатории (линия пучка 11-ID-D) и Центр наноматериалов в Аргонне.

Ключевое наблюдение исследователей заключается в том, что воздействие света вызывает возбуждение электронов, которое приводит к переходу материала в более симметричное расположение. Атомы свинца возвращаются в центрированное положение, когда квантовые точки поглощают свет. Эти изменения симметрии напрямую влияют на электронные свойства материала, в частности, наблюдается уменьшение энергии запрещенной зоны.

Буран Гюзельтюрк, физик из APS, отмечает, что размер квантовых точек и поверхностная химия существенно влияют на временные изменения симметрии. Это открытие имеет огромное значение, поскольку способность контролировать симметрию с помощью света позволяет проектировать материалы с заданными свойствами.

Возможность намеренно вызывать нарушение или восстановление симметрии в квантовых точках открывает путь к инновационным технологиям. Используя свет для изменения расположения атомов в структурах квантовых точек, ученые могут создавать материалы с уникальными свойствами, которые невозможно получить традиционными методами.

Результаты этого прорывного исследования были опубликованы в престижном научном журнале Advanced Materials, что подчеркивает их значимость для научного сообщества и потенциал для будущих технологических применений.


Новое на сайте