Как работают квантовые точки

В первой половине ХХ века наука сделала большие шаги в понимании квантовой физики, что привело к появлению таких новинок, как квантовые плёнки, проволоки и точки. В 1947 году изобретение транзистора в лабораториях Белла дало мощный импульс для развития электроники и полупроводников. Уже в 1960-е годы учёные начали изучать полупроводниковые материалы в нановеличинах, что показало, что при уменьшении размеров до нанометров свойства материалов кардинально меняются из-за квантовых эффектов.

Квантовые точки, впервые описанные в работах Алексея Екимова и Алексея Онущенко в 1981 году, стали настоящим прорывом. Эти наноразмерные кристаллы проявляют дискретный энергетический спектр частиц, что делает их подобными «искусственным атомам». В 1982 году братья Эфросы теоретически обосновали такое поведение, и с тех пор физика квантовых точек активно развивается. Энергия частиц в таких системах становится дискретной из-за их ограниченного движения во всех трёх направлениях, что делает их уникальными и позволяет управлять их свойствами через изменения геометрии.

Сегодня квантовые точки находят применение в различных технологиях, от телевизионных экранов до светодиодов. Они уже используются в продукции таких компаний, как Samsung, и имеют потенциал для создания эффективных солнечных элементов и лазеров. Квантовые точки также нашли применение в создании одноэлектронных транзисторов и квантовых битов. В 2023 году Нобелевскую премию по химии за открытие квантовых точек получили российские и американские учёные Алексей Екимов, Луис Брюс и Мунги Бавенди.