Международная группа исследователей под руководством ученых из Сколтеха разработала метод высокоточного позиционирования молекул на поверхности двумерных материалов с использованием ДНК-самосборки. Результаты опубликованы в журнале Light: Science & Applications. Технология позволяет создавать источники квантового света — компактные элементы для будущих квантовых компьютеров и защищенных линий связи.
Главная проблема, которую решили авторы, заключалась в невозможности точно контролировать расположение излучающих центров в двумерных материалах, таких как дисульфид молибдена. Вместо традиционного облучения ионными пучками они применили метод ДНК-оригами, собрав наноразмерные треугольные структуры с тиоловыми молекулами. Выход позиционирования каждой структуры в заданную позицию превысил 90 %.
После закрепления ДНК-конструкций на подложке сверху нанесли атомарно тонкий слой дисульфида молибдена. Тиоловые группы образовали точечные ловушки для экситонов, которые при лазерном облучении высвобождают энергию в виде одиночных фотонов. Точность позиционирования составила 13 нанометров, а время жизни излучателей оказалось в тысячи раз короче, чем у создаваемых ионным облучением.
По словам ученых, ДНК выступила в роли универсального строительного материала, позволив объединить биотехнологии с физикой двумерных материалов для управления свойствами на наноуровне. Разработанный метод может быть масштабирован с использованием параллельной литографии и применен к другим материалам, включая графен. В перспективе технология позволит создавать не только однофотонные излучатели, но и сложные схемы для квантовой обработки информации.
Читайте также: «Химики совершенствуют технологию охлаждения оборудования дата-центров».