Исследователи использовали каркасную структуру молекулы ДНК для создания сложных полупроводников на основе квантовых точек. Ученые из Массачусетского технологического института разработали технологию изготовления трехмерных структур из моновалентных квантовых точек. Это поможет в создании функциональных наноматериалов для детекторов одиночных фотонов, биологических датчиков и устройств для неклассических вычислений.

В своей работе ученые использовали технологию ДНК-оригами. Это один из наиболее точных методов для создания молекулярных объектов практически любой формы. Управляя последовательностью нуклеотидов в цепочке, ученые программируют местоположение и структуру узлов сцепки молекул. В результате комплексная ДНК формирует каркас заданной формы, в который можно поместить квантовые точки.

Для управления свойствами последних ученые использовали химерную (генетически модифицированную) одноцепочечную ДНК. Эти молекулы позволяют контролировать химические свойства квантовых точек, а правильно подобранный размер позволяет встроить их в каркас, объясняют ученые.

Проектирование каркаса и создание молекул заданной формы из квантовых точек (красный шар) и красителей (маленькие разноцветные точки). Изображение: Chi Chen et al., Nature Communications

Квантовые точки — это коллоидно-стабильные неорганические полупроводниковые наночастицы. Носители заряда (электроны и дырки) в таких полупроводниках пространственно ограничены по всем трем измерениям. При этом размер точки чрезвычайно мал, что и дает возможность проявиться квантовым эффектам.

Проектирование каркаса и создание молекул из нескольких квантовых точек. Изображение: Chi Chen et al., Nature Communications

Квантовые точки нашли применение в светодиодах, электротехнике и транзисторах. Однако физические свойства квантовых точек мешают создавать структуры из нескольких отдельных точек с заданным пространственным положением. Исследователи считают, что новая технология создания структур с настраиваемыми свойствами из множества квантовых точек поможет в создании материалов для различных прикладных нанофотонных устройств.