Квантовите пръчици могат да подобрят дисплеите за виртуална реалност

Квантовите точки – или QLED технологията – вече се използват за създаването на висококачествени телевизионни екрани, но техните продълговати разновидности – квантовите пръчици – все още са твърде трудни за производство в търговски мащаб. Въпреки това те имат неоспорими предимства: могат да контролират както поляризацията, така и цвета на светлината, създавайки триизмерни изображения за устройствата за виртуална реалност. Използвайки ДНК, инженерите от Масачузетския технологичен институт са разработили нов метод за прецизно сглобяване на масиви от квантови пръчици и са успели да зададат тяхната ориентация.

„Едно от предизвикателствата на квантовите пръчици е да се разпределят в наноскопичен мащаб, така че всички да сочат в една и съща посока“, казва професор Марк Бас, старши автор на статията в Science Advances. „Когато всички те сочат в една и съща посока върху двуизмерна повърхност, те имат едни и същи свойства на взаимодействие със светлината и контролиране на поляризацията“.

Екипът на професор Бас разработва и произвежда наноразмерни структури от ДНК от повече от 15 години. Молекулата на ДНК е изключително стабилна и лесно програмируема, така че е идеалният строителен материал за миниатюрни структури, които могат да се използват за различни приложения – от доставка на лекарства и биосензори до материали за поглъщане на светлина.

Учените са разработили програма, която изчислява ДНК нишките, необходими за създаването на желаната наноразмерна форма. Те също така са успели да създадат мащабируем метод за вграждане на квантовите точки в тези материали на базата на ДНК, съобщава Phys.org.

Съществуващите методи за създаване на подредени масиви от квантови пръчици са ефективни само в ограничена степен. Високоефективната луминесценция изисква пръчиците да са на разстояние от поне 10 nm една от друга, за да не си пречат. За да постигнат това, изследователите свързват квантовите пръчици с ромбовидни ДНК структури, сгънати като оригами, които осигуряват необходимото разстояние. След това тези структури се наслояват върху повърхността като парчета от единен пъзел.

За да нанесат ДНК нишките върху квантовите пръчици, изследователите са разработили процес на емулгиране. Смес от ДНК молекули и разтвор се нанася върху пръчиците и след това се изсушава. По този начин върху повърхността се образува плътен слой. Целият процес отнема няколко минути, което е много по-бързо от всички други методи.

„Квантовите пръчици в оригами са обърнати в една посока, така че сега те са събрани върху двуизмерна повърхност и така това може да се направи в микромащаб, което е необходимо за създаването на различни устройства като MicroLED“, казва професор Бас. „Можете да ги разгънете в определена посока и да спазите достатъчно разстояние, защото оригамито е навито и по естествен начин се сглобява като парченца от пъзел“.