纳米粒子与量子点的耦合可以灵敏定位

概要：

来自瑞士纳米科学研究所和巴塞尔大学的科学家已成功地将极小量子点与放大1000倍的喇叭形纳米线相结合。量子点发射的光波能够以100个飞行器的灵敏度检测纳米线的移动情况。相反，纳米线的振荡也会受激光激发的量子点的影响。

【图注】长度约10微米的喇叭形纳米线与位于其底部的量子点耦合。通过改变由量子点发出的光波，它能够以100个飞行器的灵敏度检测纳米线的移动。其中的箭头在制造和帮助定位纳米线的过程中是极为重要的。

Richard Warburton教授、Argovia教授以及Martino Poggio教授在巴塞尔大学物理系和瑞士纳米科学研究所的团队，与Grenoble Alps大学和替代能源与原子能委员会（CEA）的同事们合作，共同研制了一种具有纳米级量子点的微观机械谐振器。他们使用由砷化镓制成的纳米线，其长度约为10微米，顶部直径为几微米，电线呈向下倾斜状态，因此看起来像布置在基板上的小喇叭，在距离基板只有约200纳米宽的位置，科学家放置了一个可以发射单个光子的单个量子点。

热/电激发引起应变

如果纳米线由于热或电激发而来回振动，则纳米喇叭宽端质量相对较大的部分会在导线中产生极大的应变，从而影响基极的量子点。量子点被挤压在一起并拉开，最终导致量子点发出光波并且原子的颜色产生变化。尽管这些变化并不是特别大，但配备极稳定激光器的敏感显微镜（巴塞尔为这种测量所特别开发）能够精确地检测波长变化。研究人员可以使用移位的波长来检测纳米线的运动，灵敏度相当于100个飞行器。他们希望通过激光激发量子点的检测，可根据需要来增减纳米线的振荡。

传感器和信息技术的潜在应用

Warburton说：“令我们特别着迷的是，这种不同尺寸的物体之间极有可能存在联系。”其中相互耦合的方式也有各种潜在的应用。 Poggio说：“例如，我们可以使用这些耦合的纳米线作为敏感传感器来分析电场或磁场。”Poggio的团队正积极探究其可能的应用。 “也可以在纳米线上放置几个量子点，利用运动将它们连接在一起，从而传递量子信息。”Warburton补充道，他们的研究重点是光子学中量子点的多样化应用。

具有特殊性质的人造原子

量子点是纳米晶体，由于它们与原子极为相似，也被称为人造原子。典型的尺寸范围为10-100纳米，明显大于实际原子。它们的尺寸和形状以及电子数量可以变化，电子量子点的运动自由受到很大限制，其所产生的量子效应使它们具有非常特殊的光学，磁性和电学特性。例如，量子点能够在激发后发射单个光子，并且可以使用定制的激光显微镜来对其进行检测。

参考文献：Coupling a nano-trumpet with a quantum dot enables precise position determination

原文链接：Coupling a Nano-trumpet With a Quantum Dot Enables Precise Position Determination | University of Basel

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