نقاط کوانتومی (QDs) ذرات نیمه‌رسانای فوق‌العاده کوچکی هستند که در نمایشگرها، LED ها، سلول‌های خورشیدی، دستگاه‌های زیست‌پزشکی، محاسبات کوانتومی و ارتباطات امن کاربرد دارند. با این حال، این نقاط به طور ذاتی ناپایدار هستند و تمایل دارند که چشمک بزنند یا به مرور زمان کم‌نور شوند، که یک چالش بزرگ برای استفاده در سیستم‌های کوانتومی است.

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه اوکلاهاما به سرپرستی ییتونگ دانگ (Yitong Dong)، نشان داده است که پوشاندن نقاط کوانتومی مبتنی بر پروسکایت با یک لایه‌ی کریستالی ویژه، می‌تواند به طور قابل‌توجهی پایداری آنها را افزایش دهد. این پیشرفت، مسیر را برای فناوری‌های کوانتومی مقرون‌به‌صرفه و قابل‌اعتماد هموار می‌کند.

حل مشکل اصلی: جلوگیری از سوسو زدن و کاهش شدت نور

به گزارش ساینس دیلی، لایه‌ی کریستالی مولکولی که این تیم تحقیقاتی توسعه داده است، می‌تواند نقص‌های سطحی نقاط کوانتومی را خنثی کند و ساختار اتمی آنها را تثبیت نماید. این امر باعث می‌شود که نور تولیدشده توسط این نقاط، بدون چشمک زدن و بدون کاهش شدت، به‌طور پایدار منتشر شود.

افزایش دوام نقاط کوانتومی: در شرایط عادی، QD‌ها تنها ۱۰ تا ۲۰ دقیقه دوام می‌آورند، اما با این روش، انتشار فوتون‌ها برای بیش از ۱۲ ساعت بدون افت عملکرد ادامه دارد.

عملکرد در دمای محیط: برخلاف منابع نوری کوانتومی قبلی که به دما‌های بسیار پایین (نزدیک به منفی ۴۵۲ درجه فارنهایت و استفاده از هلیوم مایع) نیاز داشتند، نقاط کوانتومی پروسکایتی به راندمان نزدیک به ۱۰۰٪ در دمای اتاق رسیده‌اند. این یک تغییر اساسی برای استفاده‌ی عملی از این فناوری است.

مقرون‌به‌صرفه و مقیاس‌پذیر: لایه‌ی کریستالی محافظ هم ارزان است و هم به سادگی قابل تولید در مقیاس بالا، که امکان تولید صنعتی و استفاده‌ی گسترده را فراهم می‌کند.

دانگ در مورد اهمیت این تحقیق گفت: «در محاسبات کوانتومی، باید بتوانید تعداد فوتون‌های منتشرشده را در هر لحظه کنترل کنید. نقاط کوانتومی معمولاً ناپایدار هستند، اما ما موفق شدیم یک پوشش کریستالی ایجاد کنیم که انتشار کوانتومی آنها را تثبیت کند.»

وی اضافه کرد: «از آنجایی که این نقاط کوانتومی در دمای معمولی کار می‌کنند و هزینه‌ی تولید بسیار کمی دارند، ما معتقدیم که آنها می‌توانند به منبع نوری اصلی تراشه‌های فوتونیکی در محاسبات و ارتباطات کوانتومی آینده تبدیل شوند.»