Una forma mejor y más limpia de producir emisores de un solo fotón

Los investigadores de RIKEN han creado una fuente eficiente de un solo fotón para las tecnologías cuánticas emergentes mediante la adición de moléculas a los nanotubos de carbono mediante una reacción en fase de vapor.

Las tecnologías cuánticas están a punto de revolucionar la informática y las comunicaciones, prometiendo ventajas como la comunicación segura, la detección ultrasensible y la informática paralela. Muchas de estas aplicaciones requieren fuentes de luz que puedan generar fotones individuales (los paquetes de luz más pequeños posibles) bajo demanda.

fuente prometedora fotones individuales En el Rango de longitud de onda infrarroja En telecomunicaciones se utilizan nanotubos de carbono (cilindros de láminas de grafeno con un diámetro de aproximadamente un nanómetro) a los que se les han impartido nuevas funciones, o se han encendido, al agregar un elemento molécula orgánica.

La forma más limpia de hacerlo es usar nanotubos de carbono suspendidos en un espacio de aire, pero desafortunadamente esto no corresponde al enfoque habitual para activar los nanotubos de carbono, que ocurre en las soluciones. “Los nanotubos de carbono que se utilizan en solución suelen ser muy cortos y de gran calidad Desventajas Todos ellos”, señala Yoichiro Kato del Centro RIKEN de Fotónica Avanzada (RAP).

Ahora, Kato y Daichi Kozawa, también de RAP, y sus colegas han desarrollado un método para activar nanotubos de carbono que se puede hacer en la fase de vapor y, por lo tanto, en nanotubos suspendidos a través de una zanja en un sustrato de silicio.

«Cultivamos nanotubos bastante largos y los hicimos funcionar en la fase de vapor, para que no tuvieran contacto con las soluciones que tenían muchas impurezas», dice Kato. «Este método nos permitió introducir moléculas orgánicas sin incorporar defectos no deseados».

El estudio fue una colaboración que surgió de la interacción previa a la pandemia en una conferencia internacional. El equipo de Kato y Kozawa en RAP produjo los nanotubos suspendidos y luego los envió a químicos de la Universidad de Maryland en los EE. UU. para que los contrataran, y luego los envió para su análisis. «YuHuang Wang de la Universidad de Maryland es un gran químico, y él es el que tenía curiosidad sobre la posibilidad de hacer estas reacciones en fase de vapor, dice Kato. Nos tomó algunas rondas, pero pudimos ver una buena emisión de moléculas orgánicas en los nanotubos. «

El equipo verificó el rendimiento óptico de sus nanotubos de carbono realizando mediciones espectroscópicas en más de 2000 de ellos. Descubrieron que el número de moléculas orgánicas Se introdujo para cada nanotubo a medida que aumentaba el diámetro de los nanotubos más pequeños, y pudieron modelar este efecto en términos de la mayor interacción de los nanotubos más estrechos.

El estudio fue publicado en Comunicaciones de la naturalezaAhora, el equipo tiene la intención de optimizar el proceso de activación para que solo se inserte una molécula orgánica por nanotubo.