Kvantprickar är små halvledarpartiklar som har unika optiska och elektroniska egenskaper. De studeras för användning i en mängd olika applikationer, såsom solceller, lysdioder (LED) och lasrar.

En av utmaningarna med att använda kvantprickar är att de kan blinka, eller avge ljus intermittent. Denna blinkning kan orsakas av en mängd olika faktorer, inklusive defekter i quantum dot-materialet, närvaron av föroreningar och temperaturen.

Argonne National Laboratory-forskaren Dr Mariana Berciu studerar vad som får kvantprickar att blinka. Hon använder en kombination av experimentella och teoretiska tekniker för att undersöka mekanismerna bakom blinkande. Hennes arbete kan leda till utvecklingen av nya sätt att kontrollera och förhindra blinkning, vilket skulle göra kvantprickar mer användbara för en mängd olika applikationer.

Blinkande kvantprickar

Kvantprickar är vanligtvis gjorda av halvledarmaterial, såsom kadmiumselenid (CdSe) eller indiumfosfid (InP). De är vanligtvis bara några få nanometer stora, vilket är cirka 100 000 gånger mindre än bredden på ett människohår.

På grund av sin ringa storlek har kvantpunkter unika optiska och elektroniska egenskaper. Till exempel kan de avge ljus i olika färger, beroende på deras storlek och sammansättning. Denna egenskap gör dem till lovande kandidater för användning i en mängd olika applikationer, såsom solceller, lysdioder och lasrar.

En av utmaningarna med att använda kvantprickar är dock att de kan blinka, eller avge ljus intermittent. Denna blinkning kan orsakas av en mängd olika faktorer, inklusive defekter i quantum dot-materialet, närvaron av föroreningar och temperaturen.

Dr. Mariana Bercius forskning

Dr Mariana Berciu är en forskare från Argonne National Laboratory som studerar vad som får kvantprickar att blinka. Hon använder en kombination av experimentella och teoretiska tekniker för att undersöka mekanismerna bakom blinkande.

En av de experimentella teknikerna som Dr. Berciu använder är fotoluminescensspektroskopi. Denna teknik går ut på att lysa ett ljus på ett kvantpunktsprov och mäta ljuset som sänds ut. Emissionsspektrumet kan ge information om kvantpunktens energinivåer och mekanismerna bakom blinkningen.

En annan experimentell teknik som Dr. Berciu använder är tidsupplöst fotoluminescensspektroskopi. Denna teknik innebär att en pulsad laser lyser på ett kvantpunktsprov och mäter ljuset som sänds ut över tiden. Det tidsupplösta emissionsspektrumet kan ge information om kvantpunktens blinkande dynamik.

Förutom experimentella tekniker använder Dr Berciu också teoretiska tekniker för att undersöka mekanismerna bakom blinkande. Hon använder kvantmekanik för att modellera den elektroniska strukturen av kvantprickar och för att beräkna blinkningshastigheten.

Tillämpningar av Dr. Bercius forskning

Dr. Bercius forskning kan leda till utvecklingen av nya sätt att kontrollera och förhindra blinkning. Detta skulle göra kvantprickar mer användbara för en mängd olika applikationer, såsom solceller, lysdioder och lasrar.

Till exempel i solceller kan blinkning minska cellens effektivitet. Genom att förhindra blinkning skulle det vara möjligt att öka effektiviteten hos solceller och göra dem mer kostnadseffektiva.

I lysdioder kan blinkande göra att ljuset flimrar. Genom att förhindra blinkning skulle det vara möjligt att skapa lysdioder som avger ett fast ljus.

I lasrar kan blinkande göra att lasern producerar ljuspulser istället för en kontinuerlig stråle. Genom att förhindra blinkning skulle det vara möjligt att skapa lasrar som producerar en kontinuerlig ljusstråle.

Dr. Bercius forskning hjälper till att främja förståelsen av kvantprickar och deras tillämpningar. Hennes arbete kan leda till utvecklingen av ny teknik som använder kvantprickar för att förbättra effektiviteten hos solceller, prestanda hos lysdioder och tillförlitligheten hos lasrar.