Световая антенна из квантовых точек

Канадские ученые создали "световые антенны" - наноструктуры, способные поглощать световые волны определенной частоты и испускать их в заданном направлении, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.

Новая разработка поможет в создании квантовых компьютеров и более эффективных устройств оптической передачи информации.

Группа под руководством Шаны Келли (Shana Kelley) из университета Торонто опиралась на уже существующие в природе "световые антенны" - молекулы хлорофилла в листьях растений. Хлорофилл поглощает свет определенной частоты, его энергия затем передается в центры синтеза питательных веществ. Считается, что этот процесс происходит в результате квантовых взаимодействий между фотонами света и молекулами хлорофилла.

"Квантовые точки уже много лет привлекают нанотехнологов - это частицы полупроводников, которые могут очень эффективно поглощать и излучать свет на определенной частоте. Мы не знали, каким образом можно организовать более сложные структуры - комплексы - из квантовых точек различного типа. Наше исследование показало, что это возможно", - поясняет Келли.

Ученым удалось "собрать" световую антенну при помощи соединения фрагментов одноцепочечной ДНК, которые они покрывали наночастицами - нанокристаллами теллурида кадмия. Одиночные цепочки ДНК могут связываться только с соответствующими им другими фрагментами ДНК. Это позволило ученым собирать молекулы "световых антенн" со строго заданными свойствами и при этом сам процесс сборки не требовал никакого вмешательства с их стороны - молекулы ДНК связывались друг с другом автоматически.

"Как и обычные радиоантенны в мобильных телефонах и радиоприемниках, наши комплексные соединения захватывают рассеянную энергию и концентрируют ее в определенной точке. Подобно молекулам хлорофилла в листьях деревьев, наши "антенны" собирают энергию света", - объяснила Келли.

Исследователи полагают, что подобный метод сборки соединений из наночастиц можно применять для самых разных целей.

"Наша работа показывает, что предел манипулирования наноматериалами ограничен лишь нашим воображением. И если полупроводниковые квантовые точки можно признать псевдоатомами, то тогда нам удалось создать искусственные молекулы из этих универсальных строительных блоков", - заключают ученые.