ترکیب نقاط کوانتومی و نانوسیم برای ساخت حسگر بسیار حساس

پژوهشگران سوئیسی با قرار دادن نقاط کوانتومی روی یک نانوسیم با ساختاری شبیه به ترومپت، موفق شدند حرکت روی نانوسیم را با رصد نشر نقاط کوانتومی شناسایی کنند. این فناوری برای ساخت حسگرهای میدان مغناطیسی و الکتریکی مناسب است.

محققان مؤسسه نانوساینس سوئیس و دانشگاه بازل موفق به جفت کردن نقاط کوانتومی با نانوسیم‌هایی به شکل ترومپت شدند. حرکت نانوسیم‌ها را می‌توان با حساسیت ۱۰۰ فمتور از طریق طول موج نشر یافته از روی نقاط کوانتومی شناسایی کرد. حال عکس این موضوع نیز صادق است؛ یعنی هر برانگیختگی نقاط کوانتومی توسط لیزر می‌تواند موجب نوساناتی در نانوسیم شود.
محققان این پروژه از نانوسیم‌های آرسنید گالیم با طول ۱۰ میکرون استفاده کردند که قطری چند میکرومتری دارد. این سیم‌ها از بالا به پایین با کاهش قطر همراه بوده و ساختاری شبیه ترومپت پیدا می‌کنند، به طوری که در پایین سیم، قطر به ۲۰۰ نانومتر می‌رسد. محققان نقاط کوانتومی را روی این سیم قرار دادند.
در صورتی که نانوسیم با محرک الکتریکی یا گرمایی تحریک شود، دچار نوسان شده که این موضوع باعث ایجاد فشاری در بخش پهن سیم می‌شود که نقاط کوانتومی را تحت تاثیر قرار می‌دهد. نقاط کوانتومی به هم نزدیک شده و بعد از هم فاصله می‌گیرند. هر چند که این تغییر فاصله بسیار اندک است، اما با استفاده از میکروسکوپ‌های بسیار حساس و لیزر پایدار می‌توان آن را شناسایی کرد. این گروه تحقیقاتی موفق شدند حرکت سیم را با حساسیت ۱۰۰ فمتومتر شناسایی کنند. از این فناوری می‌توان برای ساخت حسگر استفاده کرد.
واربورتون می‌گوید: «ما از این که رابطه میان اجسام در چنین ابعادی وجود دارد، بسیار شگفت‌زده شده‌ایم. پتانسیل‌های مختلفی برای این فناوری می‌توان متصور بود؛ برای مثال می‌توان از این جفت شدن نقاط کوانتومی و نانوسیم برای ساخت حسگرهای حساس برای آنالیز میدان مغناطیسی و الکتریکی استفاده نمود. البته می‌توان چندین نقطه کوانتومی روی نانوسیم قرار داد و از ارتباط آنها با هم برای عبور اطلاعات کوانتومی استفاده کرد.»
نقاط کوانتومی مواد نیمه‌هادی در مقیاس نانومتری هستند که رفتاری شبیه به اتم‌ها دارند؛ هر چند که ابعاد آن‌ها بزرگتر از اتم واقعی است. شکل، ابعاد و تعداد الکترون‌های آنها تغییر می‌کند و درجه آزادی حرکت الکترون‌ها در آن بسیار محدود است.