ساخت منبع نور ابرفلوئورسانس با استفاده از نقاط کوانتومی

نشردهنده‌های مبتنی بر فوتون برانگیخته می‌توانند به‌صورت خودبه‌خودی نشر نور داشته باشند که به آن‌ها ابرفلوئورسانس گفته می‌شود. محققان سوئیسی در ETH و Empa با همکاری محققانی از IBM موفق به ساخت نانوبلورهای ابرشبکه‌ای منظم شدند. این ساختارها را می‌توان برای تولید LED، حسگری کوانتومی، مخابرات و محاسبات کوانتومی مورد استفاده قرار داد.

برخی مواد در صورتی که توسط منبع خارجی برانگیخته شوند، نشر نور خواهند داشت. به این پدید فلوئورسانس گفته می‌شود. زمانی که نشردهنده‌های یک گروه به‌صورت خودبه‌خودی فاز مکانیکی کوانتومی خود را با هم همگام می‌کنند، این نشردهنده‌ها در برخی محیط‌های گازی و سامانه‌های کوانتومی نشر قدرتمندتری را تجربه می‌کنند. در چنین شرایطی پرتو خروجی ایجاد شده بسیار شدیدتر از مجموع نشر هر یک از نشردهنده‌ها خواهد بود که در نتیجه تابشی بسیار شدید و سریع ایجاد می‌شود که به آن ابرفلوئورسانس گفته می‌شود.

محققان سوئیسی به رهبری ماکسیم کوالنکو نشان دادند که نسل جدیدی از نقاط کوانتومی از جنس هالیدهای سرب می‌تواند نقش ابرفلوئورسانس را ایفا کند. این گروه تحقیقاتی موفق به ایجاد چیدمانی از نقاط کوانتومی پروسکیتی در قالب ساختار ابرشبکه‌ای سه‌بعدی شدند که می‌توانند فوتون‌های همگرا ایجاد کنند.

با استفاده از این روش می‌توان منبع نشر حالت‌های چند فوتونی گیرافتاده ایجاد کرد؛ چیزی که برای حسگر کوانتومی، تصویربرداری کوانتومی و محاسبات کوانتومی لازم بوده اما تاکنون تولید آن انجام نشده بود.

نقاط کوانتومی مورد استفاده در این فناوری از شکل و جنس یکسانی برخوردار بوده و ابعاد یکسانی نیز دارند. تولید چنین نانوذرات یک‌دستی بسیار چالش‌برانگیز بوده که طی سال‌های اخیر محققان موفق به انجام آن شده‌اند. با تبخیر کنترل‌شده‌ی حلال، محققان این نقاط کوانتومی را تبدیل به ابرشبکه‌ کردند.

نتایج این پروژه نقطه‌ی آغازی است برای تحقیقاتی که قرار است منجر به ارائه‌ی فناوری جدیدی در حوزه‌ی ابرفلوئورسانس شود.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان Superfluorescence from lead halide perovskite quantum dot superlattices در نشریه‌ی Nature به چاپ رسیده‌است.