بررسی رفتار الکترون درون نقاط کوانتومی

نقاط کوانتومی، نانوساختارهایی از جنس مواد نیمه‌هادی هستند که رفتاری شبیه
اتم‌های منفرد داشته و تولید آنها بسیار ساده است. این مواد دارای خواص
ویژه‌ای بوده و پتانسیل بالایی دارند. قبل از این که بتوان از این مواد
استفاده کرد باید درک بهتری از آنها به‌دست آورد، برای مثال باید بدانیم که
الکترون‌های گیر افتاده درون آنها چگونه رفتار می‌کنند. فیزیک‌دانان آلمانی
در شهر درسدن اخیرا موفق شدند دریابند که الکترون‌ها درون این نقاط
کوانتومی چگونه انرژی جذب کرده و دوباره نشر می‌دهند. نتایج پژوهش انها در
نشریه Nano Letters به چاپ رسیده است.

رفتار الکترون‌ها در یک ماده تعیین کننده خواص آن است. اگر الکترون‌ها در
یک فضای سه بعدی گیر افتاده باشند در نتیجه تنها سطوح خاصی از انرژی را می‌توانند
اشغال کنند. این سطوح به جنس نمونه و ابعاد هرم بستگی دارد. از این سطوح
انرژی تعیین شده در تولید لیزرهای مبتنی بر نقاط کوانتومی استفاده می‌شود.
الکترون از سطوح بالا به سطوح پایین تغییر مکان می‌دهد که فاصله میان این
دو سطح تعیین کننده رنگ پرتو ایجاد شده است.

این گروه تحقیقات آلمانی موفق شده برای اولین بار، انتقال میان این دو سطح
را در یک نقطه کوانتومی با استفاده پرتو مادون قرمز به‌دست آورد. برای این
کار محققان آلمانی با مشکلاتی درگیر بودند برای مثال ساختارهای هرمی شکل
آرسنید ایندیم یا آرسنید گالیم ایندیم در طول فرآیند رشد ایجاد شده و دارای
ابعاد مختلفی هستند. از آنجایی که ابعاد این هرم‌ها متفاوت است بنابراین
طیف انرژی این نمونه‌ها مختلف خواهد شد.

برای حل این مشکلات محققان از روشی موسوم به طیف سنجی میدان نزدیک روبشی
استفاده کردند. در این روش لیزر به نوک فلزی با ضخامت ۱۰۰ نانومتر تابیده
می‌شود با این کار نور به پرتوهایی با طول موج کمتر تبدیل می‌شود. با تابش
این پرتوها به هر نقطه کوانتومی می‌توان الکترون‌ها را به تراز بالاتر
انتقال داد. این روش دارای حساسیت بسیار بالایی است.