Профессор Ричард Уорбертон и команда профессора Мартино Поджио из кафедры физики и Швейцарского института нанонауки Базельского университета работали с коллегами из Университета Гренобль-Альп и Комиссии по альтернативной энергии и атомной энергии (CEA) в Гренобле над соединением микроскопического механического резонатора. с наноразмерной квантовой точкой. Они использовали нанопроволоки из арсенида галлия длиной около 10 микрометров и диаметром в несколько микрометров вверху.
Проволоки резко сужаются вниз и поэтому выглядят как крошечные трубы, расположенные на подложке. Рядом с основанием, ширина которого составляет всего около 200 нанометров, ученые поместили одну квантовую точку, которая может излучать отдельные световые частицы (фотоны).Возбуждения приводят к напряжениям
Если нанопроволока колеблется взад и вперед из-за теплового или электрического возбуждения, относительно большая масса на широком конце нанотрубки вызывает большие деформации в проводе, которые влияют на квантовую точку в основании. Квантовые точки сжимаются и растягиваются; в результате изменяется длина волны и, следовательно, цвет фотонов, излучаемых квантовой точкой.
Хотя изменения не особенно велики, чувствительные микроскопы с очень стабильными лазерами — специально разработанные в Базеле для таких измерений — способны точно определять изменения длины волны. Исследователи могут использовать смещенные длины волн для обнаружения движения провода с чувствительностью всего 100 фемтометров. Они ожидают, что, возбуждая квантовую точку лазером, колебания нанопроволоки могут быть увеличены или уменьшены по желанию.
Возможное использование в сенсорных и информационных технологиях«Мы особенно очарованы тем фактом, что возможна связь между объектами столь разных размеров», — говорит Уорбертон. Есть также различные потенциальные применения этой взаимной связи. «Например, мы можем использовать эти связанные нанопровода в качестве чувствительных датчиков для анализа электрических или магнитных полей», — объясняет Поджио, который вместе со своей командой исследует возможные приложения. «Также возможно разместить несколько квантовых точек на нанопроволоке, чтобы использовать движение, чтобы связать их вместе и таким образом передавать квантовую информацию», — добавляет Уорбертон, чья группа фокусируется на разнообразном использовании квантовых точек в фотонике.
Искусственные атомы с особыми свойствамиКвантовые точки — это нанокристаллы, их также называют искусственными атомами, потому что они ведут себя аналогично атомам. При типичной протяженности от 10 до 100 нанометров они значительно больше реальных атомов. Их размер и форма, а также количество электронов могут варьироваться.
Свобода движения электронов в квантовых точках существенно ограничена; возникающие в результате квантовые эффекты придают им особые оптические, магнитные и электрические свойства. Например, квантовые точки могут излучать отдельные световые частицы (фотоны) после возбуждения, которые затем могут быть обнаружены с помощью специального лазерного микроскопа.