新的Quantum Dots设计用于solotronics

在华沙大学的物理学院的实验物理研究所开发，构建和测试的量子点的横截面。颜色红色标记具有磁性的离子（钴或锰）（箭头符号）。黄色代表量子点（分别碲化镉或铟砷化镉）。蓝色显示固定量子点的半导体层。资源：华沙大学物理学院

华沙大学的研究人员已经创建和研究了两种新型的独立结构，包括世界上第一块含有单钴离子的量子点。

在纯粹原子水平上运行的电子系统似乎是实现更大的小型化的努力的自然后果。现在，我们能够通过在特殊半导体结构内情况控制inpid原子的行为 - 这是用于形成包含单磁离子的量子点的方法。直到最近，只知道这种结构的两个变体。然而，来自华沙大学（FUW）的物理研究所的实验物理研究所（FUW）的物理学家成功地创建并研究了两种全新的结构。该过程中使用的材料和元件使其完全可能在将来可能进入广泛使用。

结果，华沙物理学家刚刚在自然通信中发表，为开发唯一一体的领域铺平了道路。

“量子点是纳米级上的半导体晶体。它们非常小，因为它们内的电子仅存在于具有特定能量的状态。因此，量子点表现出与原子类似的特征，并且 - 就像原子一样 - 它们可以用光刺激以达到更高的能级。相反，这意味着它们会发光，因为它们返回能量水平较低的国家，“Piotr Kossacki教授（FUW）教授说。

大学实验室使用分子束外延产生量子点。该方法涉及含有放置在真空室中的元素的精密加热坩埚。将元素束沉积在样品上。通过仔细选择材料和实验条件，原子组装成微小岛，称为量子点。该方法类似于水蒸气在疏水表面上融入的过程。

虽然点稳定，但是可以将少量的其他原子（例如磁性物体）引入真空室中，有一些成为新出现点的一部分。一旦去除样品，就可以在显微镜下检查，以检测中心在中心的单个磁性原子的量子点。

“具有磁性特性的原子会破坏量子点中的电子的能量水平，这会影响它们与光相互作用的方式。结果，量子点成为这种原子状态的检测器。这种关系也适用于另一种方式：通过在量子点中改变电子的能量状态，我们可以影响各个磁性原子，“乌斯乌斯乌斯的学院的学生MichałPapaj解释说，在去年的国家在化学中获得了金牌最佳B.SC的竞争。波兰科学院物理化学研究所持有的论文在含有单钴离子的量子点上的工作。

在剥离两种电子（MN2 +）的锰原子中观察到最强大的磁性。在目前迄今为止进行的实验中，离子已安装在由碲化镉（CdTe）或铟砷（InAs）制成的量子点中。使用由PIOTR WOJNAR博士在PAS物理研究所准备的CDTE点，2009年Mateusz Goryca来自华沙大学，证明了在单一磁离子上运行的第一磁记忆。

“通常认为，其他磁离子如钴（CO2 +）不能用于量子点。我们决定验证这一点，自然给了我们一个令人愉快的惊喜：新磁离子的存在不是为了破坏量子点的性质，“华沙大学的博士生Jakub Kobak说。

来自华沙大学的研究人员介绍了两个具有单磁离子的新系统：用钴原子的CdTe量子点，亚硒化镉（Cdse）点，具有锰原子。

如上所述，锰原子表现出最强大的磁性。遗憾的是，它们是由原子核以及电子引起的，这意味着含有锰离子的量子点是复杂的量子系统。华沙大学物理学家的发现表明，其他磁性元素 - 如铬，铁和镍 - 可以用于锰。这些元素没有核旋转，这应该使包含更容易操纵的量子点。

在量子点中，碲被更轻的硒代替，研究人员观察到所记住的信息的持续时间增加了一个数量级。该发现表明，使用较轻的元素应延长包含单磁离子存储信息的时间量子点，也许甚至可能达到几个数量级。

“我们已经证明，两个据信的量子系统实际上不可行，非常有效地工作。这在我们搜索了其他，以前拒绝了量子点和磁离子的材料组合的广泛领域，“Wojciech Pacuski博士（FUW）总结道。

含有单磁离子的量子点的研究由波兰国家科学中心和波兰国家研发中心的赠款，以及临床前研究和技术中心的项目资金。

出版物：J. Kobak，WT al。，“设计Solotronics的量子点”，“自然通信5，物品编号：3191; DOI：10.1038 / ncomms4191

研究报告的PDF副本：设计量子点用于solotronics

图像：华沙大学物理学院