Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Научная группа из Сингапура создала квантовые точки на основе молекул фуллерена
Квантовой точкой может служить любой достаточно маленький фрагмент полупроводника, ограниченный по всем трём пространственным измерениям. Как известно, при движении электрона в ограниченной области его энергия имеет строго определённые значения; это свойство — дискретность энергетического спектра — позволяет сравнивать квантовую точку с атомом. Подобно настоящему атому, точка может содержать один или несколько свободных электронов, имитируя водород, гелий и другие элементы.
Область применения квантовых точек обязательно будет расширяться, но уже сейчас понятно, что их можно использовать при изготовлении транзисторов, светодиодов и дисплеев. Точки также рассматриваются в качестве кандидатов на роль кубитов в будущих квантовых компьютерах.
Фуллерены, открытые в 80-х годах прошлого века, представляют собой выпуклые замкнутые многогранники, образованные атомами углерода. Первым (и, разумеется, наиболее известным и полно изученным) представителем семейства стал фуллерен С60 — состоящая из 20 шестиугольников и 12 пятиугольников структура, которая напоминает футбольный мяч.
Преобразование молекул С60 в квантовые точки размером менее 10 нм авторы выполняли на рутениевой поверхности. На первой стадии процесса взаимодействие С60 и Ru приводит к формированию поверхностных вакансий (точечных дефектов кристаллической структуры), и молекулы фуллерена «встраиваются» в поверхность. С ростом температуры и при содействии рутения, выполняющего функцию катализатора, захваченные молекулы распадаются на углеродные кластеры. Тщательно контролируя условия опыта, учёные добились объединения этих кластеров в аккуратные гексагональные квантовые точки при температуре около 825 К.
Полученные квантовые точки можно назвать графеновыми, поскольку они построены из углеродных молекул. В отличие от «чистого» графена с нулевой шириной запрещённой зоны, квантовые точки имеют сформированную энергетическую щель, ширина которой зависит от их размера.
Увеличение ширины запрещённой зоны при уменьшении размера графеновых квантовых точек (иллюстрация авторов работы).
