Het is misschien mogelijk om nieuwe niveaus van miniaturisatie te bereiken, snelheid, en gegevensverwerking met optische kwantumcomputers, die licht gebruiken om informatie te dragen. Voor deze, we hebben materialen nodig die fotonen kunnen absorberen en doorgeven. In het journaal Angewandte Chemie , Chinese wetenschappers hebben een nieuwe strategie geïntroduceerd voor het construeren van fotonische heterostructuurkristallen met afstembare eigenschappen. Met behulp van een kristallijne staaf met strepen die in verschillende kleuren fluoresceren, ze hebben een prototype van een logische poort ontwikkeld.

Het team onder leiding van Ze Chang en Xian-He Bu behaalde succes door gebruik te maken van speciaal geconstrueerde metaal-organische raamwerken (MOF's) - roosterachtige structuren gemaakt van metalen "knooppunten" die worden overbrugd door organische liganden. Deze structuren bevatten kooiachtige holtes die andere moleculen als "gasten" kunnen bevatten. In dit geval, de gasten en een deel van de liganden die in het rooster zijn geïntegreerd, worden op elkaar afgestemd zodat de gasten elektronen kunnen overbrengen naar het ligandmolecuul (ladingsoverdracht). Dergelijke systemen hebben de neiging te fluoresceren. De kleur van de fluorescentie voor een bepaalde MOF hangt af van het type gast.

Een verder voordeel van MOF-structuren is dat hun kristallisatie plaatsvindt door de groei van lagen op een kristallisatiekern in één voorkeursrichting. De onderzoekers van Nankai University, Tianjin, het Collaborative Innovation Centre of Chemical Science and Engineering, Tianjin en Instituut voor Chemie Chinese Academie van Wetenschappen, Beijing (China) was zo in staat om staafvormige kristallen te produceren. Tijdens de kristallisatie, ze varieerden de soorten opgenomen gastmoleculen. Dit resulteerde in "gestreepte" staafjes met aparte domeinen die anders fluoresceren. Bijvoorbeeld, ze produceerden staafjes waarvan de uiteinden UV-licht absorberen en blauwgroen fluoresceren, terwijl het centrum zichtbaar groen licht absorbeert en rood licht uitstraalt. Omdat ze in direct contact staan, energie kan worden overgedragen tussen de domeinen, en sommige van de blauwgroene fotonen kunnen naar het middengedeelte worden verzonden, waardoor het rood fluoresceert. Het belangrijkste is, deze staafjes gedragen zich als lichtgeleiders, wat betekent dat ongeacht welke plek wordt bestraald, een deel van het fluorescentielicht wordt door de hele staaf naar de uiteinden getransporteerd.

Op basis van dit type kristal, de onderzoekers ontwikkelden een prototype voor een logisch circuit met twee "ingangen" en twee "uitgangen"; dat is, locaties waar licht kan worden opgeslagen of geregistreerd en rode en/of blauwgroene signalen worden gegenereerd, respectievelijk. De onderzoekers zien mogelijke toepassingen voor hun MOF-kristallen in componenten met geïntegreerde optische schakelingen, zoals fotonische diodes, on-chip signaalprocessors, en optische logische poorten.