Nowe badanie optyki kwantowej nanorurek węglowych
Nanocząsteczki, zawierające od kilku do kilku tysięcy atomów, zachowują się zupełnie inaczej niż ich zbiorowe odpowiedniki. Średniowieczni artyści kilkukrotnie nieświadomie wykorzystywali nanotechnologię do tworzenia witraży w kościołach i budynkach publicznych. Chociaż od tego czasu minęło kilka wieków, nadal nie wiadomo do końca, w jaki sposób rozmiar, kształt i struktura wpływają na optyczne właściwości nanomateriałów. Właściwości optyczne materiałów jednowymiarowych stanowią doskonały model do badania ich wąskiej selektywności długości fali emisji i detekcji światła. Zachęceni intrygującymi właściwościami nanorurek węglowych, idealnych systemów jednowymiarowych, które odkryto w 1991 r., naukowcy zainicjowali projekt OPTNANO (Quantum optics in nanostructures). Członkowie projektu wykorzystali nanorurki węglowe jako systemy modelowe i opracowali bardziej szczegółowy opis optyki kwantowej w nanosystemach jednowymiarowych. W takich nanorurkach efekty ograniczenia kwantowego są bardziej wyraźne w podczerwieni i widmie widzialnym. Badanie skupiało się zatem na pomiarze przejść optycznych, przekrojów kwantowych i interakcji elektronów przy wykorzystaniu różnych metod spektroskopii, w tym luminescencji, spektroskopii ramanowskiej i fotoprzewodnictwa. Nanorurki węglowe nie są doskonałe; występowanie wad strukturalnych jest nieuniknione w takich sieciach węglowych. Z tego względu, aby zapewnić pełniejszy obraz ich właściwości optycznych, zespół opracował techniki badania i wprowadzania niedoskonałości. Określono podpisy optyczne i ich wpływ na emisje światła dla pojedynczych rurek. Działania eksperymentalne uzupełniono modelowaniem. Po przeprowadzeniu doświadczeń weryfikujących na nanorurkach węglowych naukowcy badali właściwości optyczne w innych jednowymiarowych materiałach, takich jak przewody kwantowe i monowarstwy. Nowo opracowane złożone nanomateriały hybrydowe, otrzymywane poprzez łączenie nanorurek węglowych z cząsteczkami funkcjonalnymi i nanocząstkami metali, wykazały doskonałe właściwości optyczne. Kompleksowe badania niezwykłych właściwości optycznych nanorurek węglowych mogą wykazać, że są one obiecującymi kandydatami do wytwarzania nowej generacji kwantowych urządzeń informatycznych.
Słowa kluczowe
Optyka kwantowa, nanorurki węglowe, właściwości optyczne, materiały jednowymiarowe, OPTNANO
