Det kan vara möjligt att nå nya nivåer av miniatyrisering, fart, och databehandling med optiska kvantdatorer, som använder ljus för att bära information. För detta, vi behöver material som kan absorbera och överföra fotoner. I journalen Angewandte Chemie , Kinesiska forskare har introducerat en ny strategi för att konstruera fotoniska heterostrukturkristaller med avstämbara egenskaper. Med hjälp av en kristallin stav med ränder som fluorescerar i olika färger, de har utvecklat en prototyp av en logisk grind.

Teamet under ledning av Ze Chang och Xian-He Bu uppnådde framgångar genom att använda specialkonstruerade metallorganiska ramverk (MOF)-gallerliknande strukturer gjorda av metalliska "noder" överbryggade av organiska ligander. Dessa strukturer innehåller burliknande hålrum som kan hålla andra molekyler som "gäster". I detta fall, gästerna och en del av liganderna integrerade i gitteret matchas så att gästerna kan överföra elektroner till ligandmolekylen (laddningsöverföring). Sådana system tenderar att fluorescera. Färgen på fluorescensen för en given MOF beror på typen av gäst.

En ytterligare fördel med MOF -strukturer är att deras kristallisation sker genom tillväxt av skikt på en kristallisationskärna i en föredragen riktning. Forskarna från Nankai University, Tianjin, Collaborative Innovation Center of Chemical Science and Engineering, Tianjin och Institute of Chemistry Chinese Academy of Sciences, Peking (Kina) kunde således producera stavformade kristaller. Under kristalliseringen, de varierade de typer av gästmolekyl som införlivades. Detta resulterade i "randiga" stavar med separata domäner som fluorescerar annorlunda. Till exempel, de producerade stavar vars ändar absorberar UV-ljus och fluorescerar blågrönt, medan mitten absorberar synligt grönt ljus och avger rött ljus. Eftersom de är i direktkontakt, energi kan överföras mellan domänerna, och några av de blågröna fotonerna kan överföras till mittdelen, vilket får det att lysa rött. Viktigast, dessa stavar beter sig som ljusledare, vilket betyder att oavsett vilken plats som bestrålas, en del av fluorescensljuset transporteras genom hela stången till dess ändar.

Baserat på denna typ av kristall, forskarna utvecklade en prototyp för en logikkrets med två "ingångar" och två "utgångar"; det är, platser där ljus kan lagras eller registreras och röda och/eller blågröna signaler genereras, respektive. Forskarna ser för sig potentiella applikationer för sina MOF -kristaller i komponenter med integrerade optiska kretsar, såsom fotoniska dioder, on-chip signalprocessorer, och optiska grindar.