Científicos del Instituto Suizo de Nanociencia y la Universidad de Basilea han logrado acoplar un punto cuántico extremadamente pequeño con 1, 000 veces más grande nanoalambre en forma de trompeta. El movimiento del nanoalambre se puede detectar con una sensibilidad de 100 femtómetros a través de la longitud de onda de la luz emitida por el punto cuántico. En cambio, la oscilación del nanoalambre puede verse influida por la excitación del punto cuántico con un láser. Comunicaciones de la naturaleza publicó los resultados.

Los equipos del profesor Richard Warburton y del profesor Argovia Martino Poggio en el Departamento de Física y el Instituto Suizo de Nanociencia de la Universidad de Basilea trabajaron con colegas de la Universidad de los Alpes de Grenoble y la Comisión de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA) en Grenoble para acoplar un resonador mecánico microscópico con un punto cuántico a nanoescala. Utilizaron nanocables hechos de arseniuro de galio que tienen unos 10 micrómetros de largo y un diámetro de unos pocos micrómetros en la parte superior. Los cables se estrechan bruscamente hacia abajo y, por lo tanto, parecen pequeñas trompetas dispuestas sobre el sustrato. Cerca de la base, que tiene solo unos 200 nanómetros de ancho, los científicos colocaron un solo punto cuántico que puede emitir partículas de luz individuales (fotones).

Las excitaciones provocan tensiones

Si el nanoalambre oscila hacia adelante y hacia atrás debido a una excitación térmica o eléctrica, la masa relativamente grande en el extremo ancho de la nano-trompeta produce grandes tensiones en el cable que afectan al punto cuántico en la base. Los puntos cuánticos se aprietan y se separan; como resultado, la longitud de onda y, por tanto, el color de los fotones emitidos por el cambio de punto cuántico. Aunque los cambios no son particularmente importantes, Los microscopios sensibles con láseres muy estables, desarrollados específicamente en Basilea para tales mediciones, son capaces de detectar con precisión los cambios de longitud de onda. Los investigadores pueden usar las longitudes de onda cambiadas para detectar el movimiento del cable con una sensibilidad de solo 100 femtómetros. Esperan que al excitar el punto cuántico con un láser, la oscilación del nanoalambre se puede aumentar o disminuir según se desee.

Usos potenciales en tecnología de sensores e información

"Estamos particularmente fascinados por el hecho de que es posible establecer un vínculo entre objetos de tamaños tan diferentes, ", dice Warburton. También hay varias aplicaciones potenciales para este acoplamiento mutuo". Por ejemplo, podemos utilizar estos nanocables acoplados como sensores sensibles para analizar campos eléctricos o magnéticos, "explica Poggio, que está investigando las posibles aplicaciones con su equipo. "También puede ser posible colocar varios puntos cuánticos en el nanoalambre, utilizar el movimiento para vincularlos y así transmitir información cuántica, "añade Warburton, cuyo grupo se centra en el uso diverso de puntos cuánticos en fotónica.

Átomos artificiales con propiedades especiales.

Los puntos cuánticos son nanocristales, y también se conocen como átomos artificiales porque se comportan de manera similar a los átomos. Con una extensión típica de 10 a 100 nanómetros, son significativamente más grandes que los átomos reales. Su tamaño y forma, así como el número de electrones, puede variar. La libertad de movimiento de los electrones en los puntos cuánticos está significativamente restringida; los efectos cuánticos resultantes les dan una óptica muy especial, propiedades magnéticas y eléctricas. Por ejemplo, los puntos cuánticos pueden emitir partículas de luz individuales (fotones) después de la excitación, que luego se puede detectar utilizando un microscopio láser hecho a medida.