Recientemente, un equipo de químicos, matemáticos, físicos y nanoingenieros de la Universidad de Twente (Países Bajos) desarrolló un dispositivo para controlar la emisión de fotones con una precisión sin precedentes. Esta tecnología podría conducir a fuentes de luz en miniatura más eficientes, sensores sensibles y bits cuánticos estables para la computación cuántica.
El artículo, titulado "Emisión espontánea fuertemente inhibida de puntos cuánticos de PbS unidos covalentemente a cristales de banda prohibida fotónica de silicio 3D", se publica en el Journal of Physical Chemistry C .
La parte de tu smartphone que más energía consume es la pantalla. Reducir la energía no deseada que se escapa de la pantalla aumenta la durabilidad de nuestro smartphone. Imagina que tu smartphone sólo necesita cargarse una vez a la semana. Sin embargo, para aumentar la eficiencia, es necesario poder emitir fotones de una manera más controlada.
Los investigadores desarrollaron la "caja de herramientas MINT":un conjunto de herramientas de las disciplinas científicas de Matemáticas, Informática, Ciencias Naturales y Tecnología. En esta caja de herramientas, había herramientas químicas avanzadas. Los más importantes fueron los cepillos de polímeros, pequeñas cadenas químicas que pueden mantener las fuentes de fotones en un lugar determinado.
El primer autor, Andreas Schulz, explica:"Los cepillos de polímero se injertan en solución desde superficies de poros dentro de un llamado cristal fotónico hecho de silicio. Es un experimento bastante complicado. Por eso nos emocionamos mucho cuando vimos en estudios de imágenes de rayos X separados que las fuentes de fotones estaban colocadas en las posiciones correctas encima de los cepillos."
Al agregar herramientas nanofotónicas, el equipo ha demostrado que las fuentes de luz excitadas se inhiben casi 50 veces. En esta situación, una fuente de luz permanece excitada 50 veces más de lo habitual. El espectro coincide muy bien con el teórico calculado con herramientas matemáticas avanzadas. El segundo autor, Marek Kozoň, dice:"La teoría predice luz cero, ya que pertenece a un cristal ficticio infinitamente extendido. En nuestro cristal finito real, la luz emitida no es cero, pero es tan pequeña que es un nuevo récord mundial".
Los nuevos resultados prometen una nueva era para láseres y fuentes de luz en miniatura eficientes, para qubits en circuitos fotónicos con perturbaciones muy reducidas (debido a las esquivas fluctuaciones del vacío). Willem Vos dice:"Nuestra caja de herramientas múltiples ofrece oportunidades para aplicaciones completamente nuevas que se benefician de estados excitados fuertemente estabilizados. Estos son fundamentales para la fotoquímica y podrían convertirse en nanosensores químicos sensibles".
Más información: Andreas S. Schulz et al, Emisión espontánea fuertemente inhibida de puntos cuánticos de PbS unidos covalentemente a cristales de banda fotónica de silicio 3D, The Journal of Physical Chemistry C (2024). DOI:10.1021/acs.jpcc.4c01541
Información de la revista: Revista de Química Física C
Proporcionado por la Universidad de Twente
