Наукова група з Сінгапуру створила квантові точки на основі молекул фулерену.

Квантової точкою може служити будь-який досить маленький фрагмент напівпровідника, обмежений по всіх трьох просторових вимірів. Як відомо, при русі електрона в обмеженій області його енергія має строго певні значення; це властивість – дискретність енергетичного спектра – дозволяє порівнювати квантову точку з атомом. Подібно справжньому атому, точка може містити один або кілька вільних електронів, імітуючи водень, гелій та інші елементи.

Область застосування квантових точок обов'язково буде розширюватися, але вже зараз зрозуміло, що їх можна використовувати при виготовленні транзисторів, світлодіодів і дисплеїв. Точки також розглядаються як кандидати на роль кубітів у майбутніх квантових комп'ютерах.

Фулерени, відкриті в 80-х роках минулого століття, мають форму опуклих замкнуті багатогранники, утворені атомами вуглецю. Першим (і, зрозуміло, найбільш відомим і повно вивченим) представником сімейства став фулерен С60 – що складається з 20 шестикутників і 12 п'ятикутників структура, яка нагадує футбольний м'яч.

Спрощена схема досвіду (ілюстрація Kian Ping Loh).

Перетворення молекул С60 в квантові точки розміром менше 10 нм автори виконували на рутенієвому поверхні. На першій стадії процесу взаємодія С60 і Ru призводить до формування поверхневих вакансій (точкових дефектів кристалічної структури), і молекули фулерену «вбудовуються» в поверхню. Із зростанням температури і за сприяння рутенію, що виконує функцію каталізатора, захоплені молекули розпадаються на вуглецеві кластери. Ретельно контролюючи умови досвіду, вчені домоглися об'єднання цих кластерів в акуратні гексагональні квантові точки при температурі близько 825 К.

Отримані квантові точки можна назвати графенових, оскільки вони побудовані з вуглецевих молекул. На відміну від «чистого» графена з нульовою шириною забороненої зони, квантові точки мають сформовану енергетичну щілину, ширина якої залежить від їх розміру.

Збільшення ширини забороненої зони при зменшенні розміру графенових квантових точок (ілюстрація авторів роботи).

За матеріалами: Physicsworld.Com

Tweet

Заможні регіони: Для чого насправді Потрібні вибори?