Исследование, проведенное российскими и шведскими учеными, продемонстрировало, что нанесение тонких золотых полос на кремниевые квантовые точки приводит к изменению их оптических характеристик.
Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
Кремниевые квантовые точки обладают значительным потенциалом для использования в клеточной биологии и медицине, благодаря их способности избирательно проникать внутрь клеток и излучать свет. Биосенсоры, разработанные на основе кремниевых квантовых точек, могут служить инструментом для ранней диагностики широкого спектра заболеваний. Помимо этого, кремниевые нанокристаллы открывают возможности для создания светоизлучающих устройств на основе кремния, а также для производства высокоэффективных солнечных батарей.
Сотрудники группы теоретической нанофотоники Сколтеха под руководством профессора Николая Гиппиуса, в соавторстве с коллегами из МГУ и Королевского технологического института (KTH) в Стокгольме, провели теоретические исследования и экспериментально показали, что золотые нанополоски влияют на спектры поглощения и фотолюминесценции нанокристаллов кремния. Было установлено, что оптические свойства квантовых точек зависят также от ширины нанополосок.
Значимость полученных результатов заключается в потенциале практического использования кремниевых нанокристаллов, предоставивших ученым новый способ управления характеристиками квантовых точек. Применение кремниевых квантовых точек в фотоэлементах могло бы существенно уменьшить производственные затраты в солнечной энергетике. Также, при создании солнечных батарей не потребовалось бы использование токсичных материалов, например, мышьяка или свинца.
«Взаимодействие кремниевых квантовых точек с золотыми нанополосками приводит к формированию новой квазичастицы, которая называется волноводный плазмон поляритон. Это оказывает влияние на оптические характеристики кремниевых нанокристаллов. Для применения в солнечных батареях или светоизлучающих приборах требуется металлический электрод, а также возможность управления спектрами поглощения и излучения. По словам первого автора исследования, научного сотрудника Сколтеха Сергея Дьякова, использование тонких золотых нанополосок позволяет решить обе эти задачи.