Kunstige molekyler:Forskere udforsker nye metoder til samling af kvanteprikker

(PhysOrg.com) - Matthew Doty, adjunkt ved University of Delaware Department of Materials Science and Engineering, er medforfatter til to artikler, der undersøger nye metoder til at samle kvantepunkter for at kontrollere, hvordan elektroner interagerer med lys og magnetfelter til applikationer i næste generations computerenheder og opsamling af solenergi.

Aviserne dukkede for nylig op i Fysisk gennemgang B , et tidsskrift for American Physical Society (APS). Begge artikler blev valgt som "Redaktørens forslag, ”En betegnelse forbeholdt kun fem procent af artiklerne, der indsendes til tidsskriftet.

Dotys gruppe undersøger kvantepunkter, små halvledere, der kan fange enkelte elektroner på en måde, der kan sammenlignes med atomer som hydrogen og helium. Kvantepunkter kaldes ofte "kunstige atomer", fordi de har elektroniske egenskaber, der ligner naturlige atomer. Dotys gruppe undersøger måden, hvorpå disse "kunstige atomer" kan samles for at skabe "kunstige molekyler." I modsætning til naturlige molekyler, egenskaberne ved disse quantum dot -molekyler kan skræddersys til at skabe unikke og afstemmelige egenskaber for elektronerne fanget i molekylerne.

Det første papir, med titlen “In situ -justerbar g -faktor for en enkelt elektron, der er indesluttet i et InAs -kvantepunktsmolekyle, ”Dokumenterer en ny strategi til konstruktion af spinegenskaberne for enkeltkonfinerede elektroner.

Dotys team demonstrerer denne strategi ved at designe, fremstilling og karakterisering af et quantum dot -molekyle, der gør det muligt at afstemme elektronegenskaberne med en lille ændring i spændingen, der påføres molekylet. Strategiens succes validerer en ny tilgang til konstruktion af optoelektroniske enheder med dramatisk forbedret beregningseffekt.

Avisens hovedforfatter var Weiwen Liu, en doktorand i Dotys forskningsgruppe. Medforfattere omfatter UD ingeniørdoktorale Ramsey Hazbun og Shilpa Sanwlani; James Kolodzey, Charles Black Evans Professor i elektroteknik og computerteknik; og Allan Bracker og Daniel Gammon fra Naval Research Laboratory.

Det andet papir, med titlen “Spektroskopiske signaturer af interaktioner mellem mange legemer og delokaliserede tilstande i selvsamlede laterale quantum dot-molekyler, ”Beskriver et andet molekylært design, hvor de to kvanteprikker placeres side om side i stedet for den ene oven på den anden. Den laterale geometri ændrer den måde, hvorpå elektroner er fanget i molekylet, og skaber mere komplekse elektroniske molekylære tilstande. Disse nye elektroniske tilstande i det laterale molekylære design giver en skabelon til nye computearkitekturer, der overvinder skaleringsgrænser for konventionel ladningsbaseret databehandling ved at formidle interaktioner mellem enkelte begrænsede spins.

Xinran Zhou, en doktorand i Dotys forskningsgruppe, fungerede som hovedforfatter af papiret. Medforfattere inkluderer UD-doktorander Shilpa Sanwlani og Weiwen Liu og forskere fra Kwangoon University of South Korea, University of Arkansas og University of Electronic Science and Technology of China.