استفاده از نقاط کوانتومی سولفید مس برای بهبود عملکرد نوری

تحقیقات اخیر دانشمندان آمریکایی و کانادایی روی جذب افزایش یافته دو فوتون نشان می‌دهد که برخی نقاط کوانتومی نیمه‌هادی، به‌خصوص آنهایی که از سولفید مس ساخته شده‌اند می‌توانند برای کاربردهای مخابرات نوری، برچسب زنی زیستی و تصویربرداری سه بعدی مناسب باشد.

 تحقیقات اخیر دانشمندان آمریکایی و کانادایی روی جذب افزایش یافته دو فوتون
نشان می‌دهد که برخی نقاط کوانتومی نیمه‌هادی، به خصوص آنهایی که از سولفید مس
ساخته شده‌اند می‌توانند برای کاربردهای مخابرات نوری، برچسب زنی زیستی و
تصویربرداری سه بعدی مناسب باشد.

بیست سال قبل، مدت کوتاهی پس از این که اولین بار نقاط کوانتومی سنتز شدند،
دانشمندان اظهار داشتند که شفافیت حالت‌های محدود شده کوانتومی در این ساختارهای
می‌تواند غیرخطی‌های نوری نظیر جذب دو فوتون (۲PA) را افزایش دهد. بنابراین نقاط
کوانتومی برای کاربردهای مختلفی که در آنها ۲PA لازم است می‌تواند مفید باشد. در
طول دهه گذشته، گروه‌های تحقیقاتی بسیاری به دنبال افزایش تحریک شده ۲PA از طریق
محدود کردن کوانتومی بودند. علیرغم این تلاش‌ها، نتایج ناامید کننده بود زیرا
کوشش‌های گروه‌های مختلف نشان داد که با افزایش محدودیت کوانتومی، بهبود ۲PA کاهش
می‌یابد که این یک نتیجه غیر منتظره محسوب می‌شود.

یافته‌های اخیر ادوارد سرجنت و همکارانش از دانشگاه تورنتو و دانشگاه مرکزی فلوریدا
افق‌های تازه‌ای را برای این موضوع ایجاد کرده است. آنها دریافته‌اند که با انتخاب
مواد با ویژگی‌های مناسب، نقاط کوانتومی می‌تواند موجب بهبود ۲PA در طولانی مدت
شود. این نتایج دوباره بحث استفاده از نقاط کوانتومی نیمه‌هادی را در مخابرات نوری
و تصویربرداری سه بعدی زنده کرده است.

این گروه دریافته است که در بیشتر نقاط کوانتومی بهبود ۲PA از طریق محدودیت این
نقاط اتفاق نمی‌افتد دلیل این امر ساختار باند الکترونیکی نقاط بوده که منجر به
کاهش موثر دانسیته حالت‌ها می‌گردد. از میان مواد مختلف، نقاط کوانتومی ساخته شده
از سولفید سرب واجد این شرایط بوده و می‌توان از آن استفاده کرد.

جذب دو فوتون در نقاط کوانتومی زمانی اتفاق می‌افتد که منبع نور مورد استفاده بسیار
پر نور باشد به طوری که احتمال تولید دو فوتون در آن بالا بوده و انرژی میان سطوح
کوانتومی به ترکیب انرژی دو فوتون مطابقت داشته باشد. جریان زیادی از فوتون‌ها را
در نظر بگیرید، در پرتوهای پر نورتر احتمال داشتن دو فوتون به‌طور خود به خودی در
یک زمان بیشتر است.

فلورسانس‌های تحریک شده ۲PA می‌تواند برای تصویربرداری سه بعدی بسیار بهتر از جذب
دو بعدی باشد زیرا فوتون‌ها می‌توانند بیشتر در ماده نفوذ کنند. از آنجایی که ۲PA
وابستگی شدیدی به دانسیته/توان نور دارند بنابراین از این مزیت می‌توان برای تولید
ادوات سوئیچ کننده نوری بسیار سریع استفاده کرد. همچنین می‌توان با این فناوری به
تولید فیوزهای نوری اندیشید، فیوزهایی که می‌توانند نور‌های با شدت کم را عبور دهند
اما نورهای شدید را بلوک کنند، چنین چیزی در ساخت خطوط مخابراتی نوری می‌تواند موثر
باشد.