پژوهشگران آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر نشان دادند که نقاط کوانتومی می‌توانند خودآرایی دهند این فرآیند در نزدیک نانوسیم‌ها اتفاق می‌افتد. از نتایج این یافته میتوان برای بهبود عملکرد پیل‌های خورشیدی، ادوات نوری و محاسبات کوانتومی استفاده کرد.
خودآرایی نقاط کوانتومی در مجاورت نانوسیم
پژوهشگران آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر نشان دادند که نقاط کوانتومی می‌توانند خودآرایی دهند این فرآیند در نزدیک نانوسیم‌ها اتفاق می‌افتد. از نتایج این یافته میتوان برای بهبود عملکرد پیل‌های خورشیدی، ادوات نوری و محاسبات کوانتومی استفاده کرد.
اخیرا مقاله‌ای تحت عنوان Self-assembled Quantum Dots in a Nanowire System for Quantum Photonics در نشریه Nature Materials به چاپ رسیده است که در آن جزئیاتی درباره خودآرایی نقاط کوانتومی و تولید نانوسیم آمده است.
نقاط کوانتومی بلورهای بسیار کوچک نیمه‌هادی هستند که دارای ابعاد نانومتری‌اند. این نانوساختارها دارای رفتارهای منحصر به فردی هستند برای مثال می‌توانند جفت‌های الکترون-حفره تشکیل داده برای تولید الکتریسیته مورد استفاده قرار گیرند.
این گروه تحقیقاتی نشان دادند که نقاط کوانتومی می‌توانند روی یک سطح خود آرایی دهند از آنجایی که نقاط کوانتومی دارای پایداری بالایی هستند به‌راحتی میتوان آنها را روی مرکز نانوسیم مسقر کرد. این مزیت که میتوان نقاط کوانتومی را به‌راحتی دستکاری کرد در کنار مزیت دیگری این مواد یعنی محدودیت کوانتومی الکترون و حفره موجب شده این راهبرد جدید بتواند پتانسیل‌های کاربردی تازه‌ای داشته باشد.
الکترون‌ها و حفره‌ها در سطحی با کمترین مقدار انرژی قرار می‌گیرند. اما با این راهبرد جدید میتوان الکترون و حفره را به‌جای پایین‌ترین سطح انرژی، در انرژی با سطوح بالا قرار داد. در این پروژه برای رسیدن به این حالت از هسته آرسنید گالیم استفاده شد. نقاط کوانتومی با این شرایط بسیار درخشنده می‌شوند در نتیجه خواص نوری بسیار خوبی پیدا می‌کنند حتی زمانی که اندکی با سطح فاصله دارند این ویژگی تعجب دانشمندان را برانگیخته است.
جون وی لو از محققان این پروژه می‌گوید چندی پیش دانشمندان سوئیسی اعلام کردند که این پدیده را مشاهده کرده‌اند اما این موضوع برای دیگران قابل باور نبود. به‌همین دلیل ما با ابرکامپیوترها به بررسی این موضوع پرداختیم. نتایج کار ما نشان داد که هرچند لبه‌های همه باندها توسط هسته آرسنید گالیم ایجاد می‌شود، لایه نازک غنی از آلومینیوم موجب اعمال محدودیت کوانتومی هم برای الکترون و هم حفره درون نقاط کوانتومی عاری از آلومینیوم می‌شود. این موضوع منشاء انتقال نوری غیرمعمول بالا در این ساختار را توضیح می‌دهد.
برای این سیستم کاربردهای متعددی را محققان متصور هستند. این که بتوان نقاط کوانتومی پایدار را در نزدیکی سطح نانوسیم‌های قرار داد می‌تواند پتانسیل‌هایی در شناسایی میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی داشته باشد. همچنین از این سیستم میتوان برای تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته در پیل‌های فتوولتائیک استفاده کرد.
