納米粒子與量子點的耦合可以靈敏定位

概要：

來自瑞士納米科學研究所和巴塞爾大學的科學家已成功地將極小量子點與放大1000倍的喇叭形納米線相結合。量子點發射的光波能夠以100個飛行器的靈敏度檢測納米線的移動情況。相反，納米線的振蕩也會受激光激發的量子點的影響。

【圖注】長度約10微米的喇叭形納米線與位于其底部的量子點耦合。通過改變由量子點發出的光波，它能夠以100個飛行器的靈敏度檢測納米線的移動。其中的箭頭在制造和幫助定位納米線的過程中是極為重要的。

Richard Warburton教授、Argovia教授以及Martino Poggio教授在巴塞爾大學物理系和瑞士納米科學研究所的團隊，與Grenoble Alps大學和替代能源與原子能委員會（CEA）的同事們合作，共同研制了一種具有納米級量子點的微觀機械諧振器。他們使用由砷化鎵制成的納米線，其長度約為10微米，頂部直徑為幾微米，電線呈向下傾斜狀態，因此看起來像布置在基板上的小喇叭，在距離基板只有約200納米寬的位置，科學家放置了一個可以發射單個光子的單個量子點。

熱/電激發引起應變

如果納米線由于熱或電激發而來回振動，則納米喇叭寬端質量相對較大的部分會在導線中產生極大的應變，從而影響基極的量子點。量子點被擠壓在一起并拉開，最終導致量子點發出光波并且原子的顏色產生變化。盡管這些變化并不是特別大，但配備極穩定激光器的敏感顯微鏡（巴塞爾為這種測量所特別開發）能夠精確地檢測波長變化。研究人員可以使用移位的波長來檢測納米線的運動，靈敏度相當于100個飛行器。他們希望通過激光激發量子點的檢測，可根據需要來增減納米線的振蕩。

傳感器和信息技術的潛在應用

Warburton說：“令我們特別著迷的是，這種不同尺寸的物體之間極有可能存在聯系。”其中相互耦合的方式也有各種潛在的應用。 Poggio說：“例如，我們可以使用這些耦合的納米線作為敏感傳感器來分析電場或磁場。”Poggio的團隊正積極探究其可能的應用。 “也可以在納米線上放置幾個量子點，利用運動將它們連接在一起，從而傳遞量子信息。”Warburton補充道，他們的研究重點是光子學中量子點的多樣化應用。

具有特殊性質的人造原子

量子點是納米晶體，由于它們與原子極為相似，也被稱為人造原子。典型的尺寸范圍為10-100納米，明顯大于實際原子。它們的尺寸和形狀以及電子數量可以變化，電子量子點的運動自由受到很大限制，其所產生的量子效應使它們具有非常特殊的光學，磁性和電學特性。例如，量子點能夠在激發后發射單個光子，并且可以使用定制的激光顯微鏡來對其進行檢測。

參考文獻：Coupling a nano-trumpet with a quantum dot enables precise position determination

原文鏈接：Coupling a Nano-trumpet With a Quantum Dot Enables Precise Position Determination | University of Basel ?

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