Het opzettelijk "pletten" van colloïdale kwantumdots tijdens chemische synthese creëert punten die in staat zijn tot stabiele, "knippervrije" lichtemissie die volledig vergelijkbaar is met het licht dat wordt geproduceerd door stippen die met complexere processen zijn gemaakt. De samengedrukte stippen stralen spectraal smal licht uit met een zeer stabiele intensiteit en een niet-fluctuerende emissie-energie. Nieuw onderzoek in het Los Alamos National Laboratory suggereert dat de gespannen colloïdale kwantumstippen een levensvatbaar alternatief vormen voor de momenteel gebruikte lichtbronnen op nanoschaal, en ze verdienen exploratie als één deeltje, lichtbronnen op nanoschaal voor optische "kwantum" circuits, ultragevoelige sensoren, en medische diagnostiek.

"Naast het vertonen van sterk verbeterde prestaties ten opzichte van traditioneel geproduceerde kwantumdots, deze nieuwe gespannen stippen zouden een ongekende flexibiliteit kunnen bieden bij het manipuleren van hun emissiekleur, in combinatie met de ongewoon smalle, 'subthermische' lijnbreedte, " zei Victor Klimov, leiden Los Alamos-onderzoeker op het project. "De geplette stippen tonen ook compatibiliteit met vrijwel elk substraat of inbeddingsmedium, evenals verschillende chemische en biologische omgevingen."

De nieuwe colloïdale verwerkingstechnieken maken de voorbereiding mogelijk van vrijwel ideale quantum-dot-emitters met bijna 100 procent emissiekwantumopbrengsten die worden getoond voor een breed scala aan zichtbare, infrarode en ultraviolette golflengten. Deze vooruitgang is benut in een verscheidenheid aan lichtemissietechnologieën, resulterend in een succesvolle commercialisering van quantum-dot-displays en tv-toestellen.

De volgende grens is de exploratie van colloïdale kwantumstippen als één deeltje, lichtbronnen op nanoschaal. Dergelijke toekomstige "single-dot"-technologieën zouden deeltjes vereisen met zeer stabiele, niet fluctuerende spectrale kenmerken. Onlangs, er is aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het elimineren van willekeurige variaties in emissie-intensiteit door een kleine emitterende kern met een bijzonder dikke buitenlaag te beschermen. Echter, deze dikwandige structuren vertonen nog steeds sterke fluctuaties in emissiespectra.

In een nieuwe publicatie in het tijdschrift Natuurmaterialen , Los Alamos-onderzoekers hebben aangetoond dat spectrale fluctuaties in single-dot-emissie bijna volledig kunnen worden onderdrukt door een nieuwe methode van 'strain engineering' toe te passen. De sleutel in deze benadering is om in een kern / schil-motief twee halfgeleiders te combineren met een directioneel asymmetrische roostermismatch, wat resulteert in anisotrope compressie van de emitterende kern.

Dit wijzigt de structuren van elektronische toestanden van een kwantumpunt en daarmee de lichtuitstralende eigenschappen ervan. Een implicatie van deze veranderingen is de realisatie van het regime van lokale ladingneutraliteit van de emitterende "exciton" -toestand, die de koppeling aan roostertrillingen en fluctuerende elektrostatische omgeving aanzienlijk vermindert, sleutel tot het onderdrukken van fluctuaties in het uitgezonden spectrum. Een bijkomend voordeel van de gewijzigde elektronische structuren is een dramatische vernauwing van de emissielijnbreedte, die kleiner wordt dan de thermische energie bij kamertemperatuur.