Warunkiem tym było połączenie dużej liczby kropek kwantowych, a to często było związane z utratą ich właściwości. Maria Antonietta Loi stanęła na czele zespołu, któremu udało się stworzyć wysoce przewodzący metamateriał optoelektroniczny poprzez samoorganizację. Szczegóły poświęcone osiągnięciom badaczy zostały opisane na łamach Advanced Materials.
Czytaj też: Elektrony jako ciecz mogą pomóc w budowie komputerów kwantowych odpornych na zaburzenia
Naukowcy wykorzystali selenek ołowiu oraz siarczek ołowiu, w których kropki kwantowe mogą przekształcać krótkofalowe światło podczerwone w prąd elektryczny. W ten sposób można projektować na przykład detektory czy przełączniki wykorzystywane w komunikacji. Problem polegał na tym, iż pojedyncza kropka nie zda się na wiele – dopiero ich połączenie ma sens. To prowadzi jednak do uraty unikalnych właściwości optycznych bądź ich ograniczenia. W efekcie trudno jest utworzyć uporządkowany materiał z kropek kwantowych.
Kropki kwantowe zazwyczaj traciły swoje właściwości przy łączeniu ich w większe struktury
Dążąc do przełomu, Loi i jej współpracownicy sprawdzili metodę, która pozwala na wytworzenie metamateriału z koloidalnego roztworu kropek kwantowych. Każda z nich miała wielkość wynoszącą od pięciu do sześciu nanometrów i wykazywała wysoki stopień przewodnictwa – nawet w połączeniu z innymi. I choć było jasne, iż kropki kwantowe kropki mogą samoorganizować się w dwuwymiarowe warstwy, to badacze próbowali powtórzyć to w przypadku trójwymiarowej struktury.
Wypełnili więc niewielkich rozmiarów pojemniki cieczą funkcjonującą niczym materac dla koloidalnych kropek kwantowych. Następnie wstrzyknęli niewielką ilość kropek na powierzchnię cieczy, co doprowadziło do powstania materiału 2D. Poprzez dodanie większej ilości kropek kwantowych stworzyli natomiast uporządkowany materiał 3D.
Czytaj też: Obliczenia kwantowe w naszych mózgach. Odważna koncepcja, która może zmienić wszystko
Ze względu na mikroskopijne rozmiary tej struktury konieczne było użycie mikroskopu elektronowego o rozdzielczości atomowej, aby dostrzec jej szczegóły. Przeprowadzone pomiary z zakresu właściwości elektronicznych materiału wykazały, że wykazuje on właściwości półprzewodnika, przy jednoczesnym zachowaniu właściwości optycznych kropek. Wrażliwość kropek na światło podczerwone mogłaby zostać wykorzystana między innymi do stworzenia przełączników optycznych dla urządzeń telekomunikacyjnych. W grę wchodzi również użycie ich w detektorach podczerwieni dla noktowizorów i autonomicznych samochodów.
