ДНК-оригами помогла создать квантовые источники света на чипах с точностью до 13 нанометров

Международная группа учёных из Нанкина, Сколтеха и Мюнхена разработала метод точного размещения квантовых излучателей на атомарно тонких полупроводниках с помощью треугольных структур ДНК-оригами. Точность позиционирования — около 13 нанометров, выход годных — 90 процентов.

ДНК-оригами помогла создать квантовые источники света на чипах с точностью до 13 нанометров
Qubits arranged in a row standing on hexagonal background. Quantum computing concept.

Квантовые компьютеры и сети требуют стабильных источников одиночных фотонов, интегрированных в чипы. До сих пор их создавали случайно: дефекты в кристалле возникали где попало, и контролировать их расположение было невозможно. Учёные из Нанкинского университета, Сколковского института науки и технологий и Мюнхенского университета имени Людвига Максимилиана нашли способ взять этот процесс под контроль. Они объединили ДНК-нанотехнологии с атомарно тонкими полупроводниками — монослоями дисульфида молибдена (MoS₂).

В качестве шаблонов использовали треугольники ДНК-оригами. На них заранее размещали молекулы тиола в строго определённых местах. Затем на эту конструкцию переносили монослой MoS₂. Молекулы тиола связывались с вакансиями серы в полупроводнике, создавая ловушки для экситонов. Эти ловушки и становились источниками одиночных фотонов. Точность позиционирования достигла 13 нанометров — это в сотни раз меньше длины волны видимого света. Выход годных составил около 90 процентов. Излучатели показали стабильные оптические характеристики: время жизни в наносекундном диапазоне, минимальное мерцание и фотообесцвечивание.

Мы настраиваем оптические свойства монослоя MoS₂ посредством функционализации тиольными молекулами, точно расположенными на поверхности чипа с использованием метода размещения ДНК-оригами.

— поясняют авторы.

Важно, что метод совместим с масштабным производством. Технологию можно распространить на изготовление кремниевых пластин, что откроет путь к созданию интегрированных квантовых фотонных схем. Платформа позволяет дополнительно настраивать параметры, меняя тип и количество молекул в ДНК-шаблонах.

Работа опубликована в журнале Light: Science & Applications. Она демонстрирует, как биомолекулярная сборка может решить одну из ключевых проблем квантовой фотоники: из хаотических дефектов сделать детерминированные, точно размещённые и масштабируемые источники света. И всё это — на обычном чипе.

Читайте также

Greenworks представила компактный гайковёрт IW3450 с крутящим моментом до 580 Нм

Greenworks представила компактный гайковёрт IW3450 с крутящим моментом до 580 Нм

Нейросеть обучили слушать города и распознавать источники шума

Нейросеть обучили слушать города и распознавать источники шума

Телевизоры Samsung заподозрили в слежке за пользователями через микрофоны и скриншоты

Телевизоры Samsung заподозрили в слежке за пользователями через микрофоны и скриншоты

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

МАИ разработал технологию облегчения самолетов на 25%

МАИ разработал технологию облегчения самолетов на 25%

Ошибка в цифровых сертификатах поставила под угрозу безопасность миллионов устройств

Ошибка в цифровых сертификатах поставила под угрозу безопасность миллионов устройств

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Восьминогий робот имитирует механику движения паука

Восьминогий робот имитирует механику движения паука

Самарские студенты создадут рой пикоспутников на орбите без топлива

Самарские студенты создадут рой пикоспутников на орбите без топлива

Метод шифрования данных «назад во времени» основан на теории хаоса

Метод шифрования данных «назад во времени» основан на теории хаоса

На PlayStation 5 научились запускать игры из Steam — даже Cyberpunk 2077 и GTA

На PlayStation 5 научились запускать игры из Steam — даже Cyberpunk 2077 и GTA