(Phys.org) —In de natuurkunde, er is klein, en dan is er nietigheid – zoals in nuldimensionaal.

Onderzoekers van de Universiteit van Cincinnati hebben deze drempel bereikt met een speciale structuur die op een dag kan leiden tot betere manieren om zonne-energie te benutten, sterkere lasers of gevoeligere medische diagnostische apparaten.

Deze structuren zijn halfgeleider nanodraden. UC-promovendus Teng Shi zegt dat zij en een team van onderzoekers unieke optische handtekeningen hebben waargenomen die aangeven dat elektronische excitaties binnen deze nanodraden kunnen worden beperkt tot een nuldimensionale toestand die een 'kwantumpunt' wordt genoemd.

Deze nieuwste ontdekking gaat helemaal over klein worden, maar de betekenis ervan is allesbehalve. Het vermogen van het onderzoeksteam om de opsluitingsenergie te beheersen door de grootte van de kwantumstip te variëren, opent een wereld aan mogelijkheden.

"Door de basisfysica van halfgeleider-nanodraden te verkennen, kan men zich toepassingen voorstellen of structuren voor toepassingen ontwerpen, ", zegt Shi van UC's Department of Physics. "Deze structuren zijn potentiële kandidaten voor een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder fotovoltaïsche, lasers en ultragevoelige nanosensoren."

Shi zal het onderzoek van het team "Temperature-dependent Photoluminescence Imaging of GaAs/AlGaAs Heterostructure Quantum Well Tubes" presenteren op de bijeenkomst van de American Physical Society (APS) die van 3-7 maart in Denver wordt gehouden. bijna 10, 000 professionals, wetenschappers en studenten zullen de APS-bijeenkomst bijwonen om nieuw onderzoek uit de industrie te bespreken, universiteiten en laboratoria van over de hele wereld.

Dit onderzoek bevordert het werk dat eerder is gedaan aan halfgeleider nanodraden bij UC. Door een dunne schil, een kwantumputbuis genaamd, te gebruiken en deze - tot ongeveer 4 nanometer dik - rond de nanodraadkern te laten groeien, onderzoekers ontdekten dat elektronen in de nanodraad op een ongebruikelijke manier waren verdeeld in relatie tot de facetten van de zeshoekige buis. Het resultaat is een kwantumdraad, als een lange snaar die vele malen dunner is dan een mensenhaar.

Nu zijn ze nog verder gegaan, gaande van eendimensionale draden naar nuldimensionale kwantumstippen. Deze kleine structuren kunnen een groot effect hebben op een verscheidenheid aan technologieën. Halfgeleiders vormen de kern van moderne elektronica. Computers, Tv's en mobiele telefoons hebben ze. Ze zijn gemaakt van de kristallijne vorm van elementen die wetenschappelijk gunstige elektrische geleidbaarheidseigenschappen hebben. Veel halfgeleiders zijn gemaakt van silicium, maar in dit onderzoek wordt galliumarsenide gebruikt.