Puede ser posible alcanzar nuevos niveles de miniaturización, velocidad, y procesamiento de datos con computadoras ópticas cuánticas, que utilizan la luz para transportar información. Para esto, necesitamos materiales que puedan absorber y transmitir fotones. En el diario Angewandte Chemie , Los científicos chinos han introducido una nueva estrategia para construir cristales de heteroestructura fotónica con propiedades sintonizables. Usando una varilla cristalina con rayas que emiten fluorescencia en diferentes colores, han desarrollado un prototipo de puerta lógica.

El equipo dirigido por Ze Chang y Xian-He Bu logró el éxito mediante el uso de estructuras organometálicas (MOF) especialmente construidas, estructuras en forma de celosía hechas de "nodos" metálicos unidos por ligandos orgánicos. Estas estructuras contienen cavidades en forma de jaula que pueden contener otras moléculas como "huéspedes". En este caso, los huéspedes y una parte de los ligandos integrados en la red están emparejados para que los invitados puedan transferir electrones a la molécula del ligando (transferencia de carga). Estos sistemas tienden a emitir fluorescencia. El color de la fluorescencia para un MOF determinado depende del tipo de huésped.

Una ventaja adicional de las estructuras MOF es que su cristalización se produce mediante el crecimiento de capas sobre un núcleo de cristalización en una dirección preferida. Los investigadores de la Universidad de Nankai, Tianjin, el Centro de Innovación Colaborativa de Ciencia e Ingeniería Química, Tianjin y el Instituto de Química de la Academia de Ciencias de China, Beijing (China) pudo así producir cristales en forma de varilla. Durante la cristalización, variaron los tipos de molécula huésped incorporados. Esto dio como resultado varillas "rayadas" con dominios separados que emiten fluorescencia de manera diferente. Por ejemplo, produjeron varillas cuyos extremos absorben la luz ultravioleta y son fluorescentes de color azul verdoso, mientras que el centro absorbe la luz verde visible y emite luz roja. Porque están en contacto directo, la energía se puede transferir entre los dominios, y algunos de los fotones azul verdosos se pueden transmitir a la parte central, por lo tanto provocando que tenga un color rojo fluorescente. Más importante, estas varillas se comportan como conductores de luz, lo que significa que no importa qué punto se irradie, parte de la luz de fluorescencia se transporta a través de toda la varilla hasta sus extremos.

Basado en este tipo de cristal, los investigadores desarrollaron un prototipo de circuito lógico con dos "entradas" y dos "salidas"; es decir, ubicaciones donde la luz se puede almacenar o registrar y se pueden generar señales rojas y / o azul-verdes, respectivamente. Los investigadores prevén aplicaciones potenciales para sus cristales MOF en componentes con circuitos ópticos integrados, como los diodos fotónicos, procesadores de señal en chip, y puertas lógicas ópticas.