(PhysOrg.com) -- Matthew Doty, assistent-professor aan de University of Delaware Department of Materials Science and Engineering, is co-auteur van twee artikelen die nieuwe methoden onderzoeken voor het samenstellen van kwantumdots om te bepalen hoe elektronen interageren met licht en magnetische velden voor toepassingen in computerapparatuur van de volgende generatie en het opvangen van zonne-energie.

De kranten verschenen onlangs in Fysieke beoordeling B , een tijdschrift van de American Physical Society (APS). Beide papers werden geselecteerd als "Editor's Suggestions, ” een aanduiding gereserveerd voor slechts vijf procent van de artikelen die zijn ingediend bij het tijdschrift.

Doty's groep bestudeert kwantumstippen, kleine halfgeleiders die afzonderlijke elektronen kunnen vangen op een manier die vergelijkbaar is met atomen zoals waterstof en helium. Quantum dots worden vaak "kunstmatige atomen" genoemd omdat ze elektronische eigenschappen hebben die vergelijkbaar zijn met natuurlijke atomen. Doty's groep onderzoekt de manier waarop deze 'kunstmatige atomen' kunnen worden geassembleerd om 'kunstmatige moleculen' te creëren. de eigenschappen van deze quantum dot-moleculen kunnen worden aangepast om unieke en afstembare eigenschappen te creëren voor de elektronen die in de moleculen zijn opgesloten.

Het eerste papier, getiteld "In situ afstembare g-factor voor een enkel elektron opgesloten in een InAs-kwantumpuntmolecuul, ” documenteert een nieuwe strategie voor het construeren van de spin-eigenschappen van enkelvoudige opgesloten elektronen.

Doty's team demonstreert deze strategie door te ontwerpen, het fabriceren en karakteriseren van een quantum dot-molecuul waarmee de elektroneneigenschappen kunnen worden afgestemd met een kleine verandering in de spanning die op het molecuul wordt toegepast. Het succes van de strategie valideert een nieuwe benadering van de engineering van opto-elektronische apparaten met drastisch verbeterde rekenkracht.

De hoofdauteur van het artikel was Weiwen Liu, een doctoraatsstudent in de onderzoeksgroep van Doty. Co-auteurs zijn onder meer UD engineering-doctoraatsstudenten Ramsey Hazbun en Shilpa Sanwlani; James Kolodzey, Charles Black Evans hoogleraar elektrische en computertechniek; en Allan Bracker en Daniel Gammon van het Naval Research Laboratory.

Het tweede papier, getiteld "Spectroscopische handtekeningen van interacties tussen veel lichamen en gedelokaliseerde toestanden in zelf-geassembleerde laterale kwantumpuntmoleculen, ” beschrijft een ander moleculair ontwerp, waarin de twee kwantumstippen naast elkaar worden geplaatst in plaats van boven elkaar. De laterale geometrie verandert de manier waarop elektronen in het molecuul worden opgesloten en creëert complexere elektronische moleculaire toestanden. Deze nieuwe elektronische toestanden van het laterale moleculaire ontwerp bieden een sjabloon voor nieuwe computerarchitecturen die de schaallimieten van conventionele op lading gebaseerde computers overstijgen door interacties tussen enkele beperkte spins te bemiddelen.

Xinran Zhou, een doctoraatsstudent in de onderzoeksgroep van Doty, diende als de hoofdauteur van het papier. Co-auteurs zijn onder meer UD-promovendi Shilpa Sanwlani en Weiwen Liu en onderzoekers van de Kwangoon University of South Korea, de Universiteit van Arkansas en de Universiteit van Elektronische Wetenschap en Technologie van China.