Лазерный мир

Применяемые в оптоволоконной связи лазеры на квантовых точках впервые созданы в лаборатории Жореса Алферова во время работы в ней Нобелевского лауреата по химии 2023 года Алексея Екимова. Об этом «Газете.Ru» рассказал доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, директор Института им Иоффе Сергей Иванов.

Лауреатами Нобелевской премии по химии в 2023 году стали работающие в США Мунги Бавенди, Луиc Брюс и Алексей Екимов за открытие и синтез квантовых точек. Об этом представители Нобелевского комитета объявили на церемонии, прошедшей в Стокгольме.

Алексей Екимов открыл существование квантовых точек, когда работал с витражными стеклами. Он выяснил, что при отжиге прозрачного стекла добавленные в него металлы собираются в особые структуры, от размера которых зависит их цвет. Оказалось, что размер этих структур настолько мал, что они подчиняются законам квантовой физики, то есть поменяв размер и форму квантовых точек, можно полностью изменить их свойства. Затем был разработан метод получения квантовых точек в жидкости, который позволил применять их в биомедицине.

«Второй способ получения квантовых точек был реализован уже в полупроводниковых технологиях за счет эффекта самоорганизации. При этом на поверхность одного полупроводника наносят тонким слоем другой. За счет разницы параметров возникает напряжение, которое приводит к тому, что напыляемый сверху материал собирается в кластеры. Если их потом зарастить тем материалом, который находится снизу, то мы получаем объекты одного материала в другом. Это как сэндвич. Плоскость, в которой вместо одного тонкого слоя, находятся три атомных слоя и островки, размеры которых сопоставимы с длиной свободного пробега электрона. Эта технология была применена для создания полупроводниковых лазеров. Стоит отметить, что первые полупроводниковые лазеры на квантовых точках были тоже сделаны в физтеховской лаборатории Жореса Алферова, еще когда в ней работал Алексей Иванович», — пояснил Иванов.

Лазеры на квантовых точках развиваются активно, в том числе в России. Основная область их применения — телекоммуникации, где лазеры используются для передачи информации через волоконно-оптическую связь. При этом электрический сигнал преобразуется в оптический и передается по волокну. Большая часть связи идет именно по стекловолокну, интернет в том числе, сообщил Иванов. Кроме того, квантовые точки могут служить источником фотонов для оптических квантовых компьютеров.

Источник: https://www.gazeta.ru/science/news/2023/10/04/21429217.shtml