Канадские ученые добились успеха в разработке нового типа наноантенн, устройств, которые фокусируют световое излучение. Исследователи предложили новую конструкцию наноантенны, содержащую фрагменты молекулы ДНК и квантовые точки с определенными параметрами. Новая разработка может использоваться в самых разных отраслях, в частности, при зондировании поверхностей, а также для конструирования солнечных батарей.

Традиционные антенны (например, радиочастотные) повышают энергию электромагнитной волны, поглощаемую контуром.

Наноантенны функционируют аналогичным образом, но работают на оптических частотах (т.к. максимум поглощаемой энергии приходится на длины волн, сравнимые по порядку величины с размерами самой антенны).

Поскольку в современной науке существует множество областей, где такие антенны могут понадобиться, достаточно много научных групп по всему миру занимаются разработкой новых типов наноантенн, удешевляя их производство и повышая эффективность поглощения электромагнитной энергии.

Наиболее распространенные методы производства – это литография и так называемый «эталонный» метод. Однако оба они не являются коммерчески-оптимальными для внедрения наноантенн в широкий диапазон электронных и оптико-электронных устройств. Предлагаемые методы либо слишком дороги (из-за достаточно дорогих начальных компонент), либо занимают крайне много времени (как, например, метод литографии).

Одна из последних разработок в этой области представлена канадскими учеными. Для построения наноантенны в своей работе отказались от идеи использовать лишь полупроводниковые методы и технологии, соединив возможности квантовых точек и структур ДНК.

Квантовые точки представляют собой частицы полупроводника, которые могут эффективно поглощать и излучать свет в определенном диапазоне длин волн. ДНК со своей стороны уникальна тем, что она представляет собой сложную упорядоченную структуру из молекул, которая позволяет структурировать другие объекты (располагать их в виде некой структуры и использовать методы самоструктурирования). Канадские ученые из University of Toronto предложили способ соединить лучшие стороны двух этих объектов с применением методов самоструктуризации (связанной с заранее выбранным количеством и типом квантовых точек и ДНК с тремя различными «доменами»), позволяющий получить новый тип наноантенн.

Три «домена» ДНК используются следующим образом: с первым доменом связывается квантовая точка, следующий домен является промежуточным и третий домен «распознает» комплементарные последовательности, действуя в роли инструмента самоструктуризации. Все детали работы изложены в журнале Nature Nanotechnology.

Важно, что разработанная методика позволила, фактически, превратить наноструктуры в «конструктор»: ученым достаточно «подготовить» наночастицы и ДНК с нужными параметрами, и из них автоматически собирается наноантенна требуемого строения.

Ученые отмечают, что идею нельзя целиком приписывать им; аналогичная концепция действует в природе в составляющих листьев растений, что позволяет фотосинтезу быть настолько эффективным.

В ближайшем будущем исследователи планируют построить на базе своей разработки новый класс твердотельных электронных и оптико-электронных приборов, которые используют инновационные возможности предложенных наноантенн.