Ученые смогли закрепить квантовые стержни с помощью ДНК

Американские ученые разработали метод, позволяющий закреплять квантовые стержни с помощью технологии ДНК-оригами. Этот метод может использоваться при создании улучшенных микроLED экранов и других устройств. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

На рынке уже доступны телевизоры на квантовых точках. Квантовые точки — нанообъекты из проводников или полупроводников, проявляющие квантовые эффекты, — входят в состав их дисплеев и являются источниками красного, зеленого и синего цвета. Несмотря на такой успех использования квантовых точек, ученые столкнулись с проблемами при применении квантовых стержней, которые являются более удлиненными версиями точек. Квантовые стержни могут контролировать поляризацию и цвет света, и с помощью них можно генерировать 3D-изображения, например, для устройств виртуальной реальности. Однако квантовые стержни трудно расположить на поверхности так, чтобы все они были расположены в одной ориентации, хотя это и пытались достигать, применяя, например, электрическое поле. Тем не менее при применении квантовых стержней есть ограничение — они должны находиться друг от друга на расстоянии 10 нм, в противном случае они будут глушить сигнал от соседних стержней.

Американские ученые разработали метод, который позволяет закрепить квантовые стержни в нужной ориентации с помощью ДНК-оригами. Так как ДНК отличается высокой стабильностью, ее можно использовать в качестве материала и даже складывать из нее разные фигуры, что и достигается с помощью ДНК-оригами. Такие структуры могут использоваться в качестве биосенсоров, платформ для доставки лекарств и так далее. В 2022 году ученые разработали скаффолд на основе ДНК для закрепления квантовых точек. В новой же работе они продемонстрировали то же для квантовых стержней. Для этого ученые прикрепили квантовые стержни к структурам из ДНК ромбовидной формы. Сначала исследователи создали на твердой силикатной поверхности тонкую пленку из структур ДНК, которые соединялись друг с другом, как фрагменты пазлов, через свободные одноцепочечные фрагменты, комплементарные друг другу. Далее их смешивали с квантовыми стержнями и быстро испаряли воду из смеси, из-за чего молекулы ДНК образовывали плотный слой на поверхности наностержней. Этот процесс занимает всего несколько минут, что быстрее, чем при применении других методов.

Ученые считают, что разработанный ими подход может применяться для разработки микроLED дисплеев и устройств для создания виртуальной реальности. В будущем они намерены создавать более сложные структуры с помощью квантовых наностержней. Они считают, что если научиться контролировать размер, форму и расположение квантовых стержней, то можно найти еще больше применений для них.