Druty kwantowe czyli włoski o średnicy poniżej 50 nanometrów i kropki kwantowe, maleńkie kryształki, nazywane sztucznymi atomami będą mogli wytwarzać polscy fizycy. Przydadzą się do budowy laserów i detektorów zanieczyszczeń.
Bardziej efektywne wytwarzanie nanostruktur umożliwi budowa nowoczesnej instalacji w Instytucie Fizyki PAN. Dofinansowanie tego przedsięwzięcia ze środków Unii Europejskiej dostała grupa jednostek naukowych, zrzeszona w konsorcjum Narodowe Laboratorium Technologii Kwantowych, do którego należy Instytut.
Nanodruty to struktury krystaliczne o średnicy poniżej 50 nanometrów i długość ok. 1000 nm. Hoduje się je na płytkach półprzewodnikowych, zazwyczaj arsenku galu (GaAs). Z nanodrutów, do których podłącza się źródło zasilania, można wytwarzać np. czujniki kwasowości i inne detektory. – Nanodrut to obiekt długi i cienki, w którym większość atomów znajduje się na powierzchni. Jeśli coś przyklei się do tej powierzchni, pod spodem powstanie obszar zubożony w ładunki, obejmujący nawet cały przekrój włókna. Efektem będzie znaczna zmiana oporu elektrycznego w nanodrucie – wyjaśnił mgr Tomasz Wojciechowski z Instytutu Fizyki PAN.
Jak dodał, dzięki nanodrutom w przyszłości będzie można również budować tanie i efektywne detektory do walki z zagrożeniami terrorystycznymi lub identyfikujące bakterie i wirusy. O tym, jakie substancje będą wykrywane, zadecyduje rodzaj powierzchni wychwytującej cząsteczki – prace nad takim materiałem już są prowadzone przez Instytut Chemii Fizycznej PAN. Wojciechowski podkreślił, że detektor z pojedynczego nanodrutu jest w stanie reagować nawet na pojedyncze cząsteczki i wirusy, a więc stężenia trudno wykrywalne innymi metodami.
Wytwarzanie drutów kwantowych to bardzo skomplikowany, długotrwały i kosztowny proces. Do hodowli kryształów w kształcie włosków o tak małej średnicy niezbędne są katalizatory nanometrowych rozmiarów, otrzymywane dzięki termicznej obróbce cienkiej warstwy złota naniesionej uprzednio na półprzewodnik. – Do tej pory napylanie tej warstwy odbywało się w osobnej komorze próżniowej, skąd próbkę trzeba było przenieść do drugiego urządzenia – tłumaczył Wojciechowski. – Nowa komora do napylania, połączona kanałem próżniowym z dotychczasową aparaturą, pozwoli uniknąć szkodliwego kontaktu napylonej próbki z atmosferą. Z kolei wyposażenie skaningowego mikroskopu elektronowego w działo jonowe i nanomanipulatory umożliwia obcinanie nanodrutów, nanoszenie na ich końcówki platynowych lub wolframowych kontaktów i mierzenie charakterystyk prądowych – dodał.
