Quantenlichtquellen sind launisch. Sie können wie Sterne am Nachthimmel flackern und wie eine sterbende Taschenlampe ausblenden. Neu veröffentlichte Untersuchungen der Universität von Oklahoma beweisen jedoch, dass das Hinzufügen einer Deckung zu einer dieser Lichtquellen, die als kolloidaler Quantenpunkt bezeichnet wird, ohne ins Wanken zu leuchten und die Tür für neue, erschwingliche Quantenmöglichkeiten zu öffnen. Der Ergebnisse sind in Naturkommunikation.
Quantenpunkte oder QDs sind so klein, dass ein Baseball die Größe des Mondes hat, wenn Sie einen einzelnen Quantenpunkt auf die Größe eines Baseballs vergrößern. QDs werden in einer Vielzahl von Produkten verwendet, von Computermonitoren und LEDs bis hin zu Solarzellen bis hin zu Biomedical Engineering -Geräten. Sie werden auch in Quantencomputer und Kommunikation verwendet.
Eine von OU -Assistenzprofessor Yitong Dong geleitete Forschungsstudie zeigt, dass das Hinzufügen einer kristallisierten molekularen Schicht zu QDs aus Perovskiten von Oberflächendefekten neutralisiert und die Oberflächengitter stabilisiert. Dies verhindert, dass sie verdunkeln oder blinken.
„Im Quantencomputer müssen Sie in der Lage sein zu steuern, wie viele Photonen zu einem bestimmten Zeitpunkt emittiert werden“, sagte er. „QDs sind notorisch instabil, daher haben wir daran gearbeitet, eine Kristallabdeckung zu erstellen, die ihre Quantenemissionen stabilisieren könnte. Dieses Material ist ideal, da es kostengünstig ist, um zu verwenden und zu skalieren und bei Raumtemperatur effizient.“
Quantenpunkte hatten historisch gesehen mehrere Probleme. Erstens können ihre Oberflächen leicht defekt werden. Diese Defekte können dazu führen, dass die QDs fehlschlagen, oft nach nur 10 bis 20 Minuten. Die von Dong und seinen Mitarbeitern eingesetzten Kristallabdeckungen erweitern die kontinuierliche Photonenemission von QDs ohne Verfall auf mehr als 12 Stunden und praktisch ohne Blinken.
Zweitens haben einzelne Photonemitter traditionell bei extrem niedrigen kryogenen Temperaturen betrieben. Tatsächlich benötigen sie in der Regel flüssiges Helium bei -452 Grad Fahrenheit, was sie für die meisten realen Anwendungen unpraktisch macht. Diese Untersuchung zeigt jedoch, dass Perovskit -QDs bei Raumtemperatur eine Effizienz von nahezu 100% erreichen. Dieser Durchbruch erleichtert sie erheblich, billiger und ansprechender zu verwenden.
„Obwohl es ein echtes Interesse an den exotischen optischen Eigenschaften dieses Materials gab, war die Raffinesse, die für die Herstellung eines einzelnen Photonenemitters erforderlich war, kostenintensiv“, sagte Dong. „Aber da Perovskit -QDs bei normalen Temperaturen verwendet und für sehr geringe Kosten synthetisiert werden können, glauben wir, dass sie zur photonischen Chip -Lichtquelle für zukünftige Quantum -Computing- und Quantenkommunikationsgeräte werden könnten.“
Laut Dong ebnen diese Ergebnisse den Weg für zukünftige Quantenemitterdesigns, die über dieses spezifische Material oder diese molekulare Struktur hinausgehen.
„Meiner Meinung nach hat unsere Forschung tiefgreifende Auswirkungen auf das Quantenfeld“, sagte er. „Wir haben einen Weg gefunden, diese QDs mit organischen und anorganischen molekularen Kristallen zu stabilisieren und die Tür für andere zu öffnen, um die grundlegenden optischen Eigenschaften und die grundlegende Physik dieser Materialien zu erkunden. Es ist wirklich aufregend.“
Weitere Informationen:
Mi, C. et al. In Richtung Nicht-Verknüpfung und photostierbarer Perovskit-Quantenpunkte,, Naturkommunikation (2025). Doi: 10.1038/s41467-027-55619-7Anwesend www.nature.com/articles/s41467-024-55619-7