Группа ученых из России и Швеции показала, что если покрыть образец с кремниевыми квантовыми точками тонкими полосками из золота, оптические свойства квантовых точек изменятся. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Кремниевые квантовые точки имеют большой потенциал для применений в клеточной биологии и медицине за счет способности избирательно проникать в клетки и люминесцировать. Биосенсоры на основе кремневых квантовых точек могут использоваться в качестве средства для ранней диагностики различных заболеваний. Кроме того, кремниевые нанокристаллы перспективны в создании светоизлучающих устройств, основанных на кремнии, и в изготовлении высокоэффективных солнечных батарей.

Ученые из группы теоретической нанофотоники под руководством профессора Николая Гиппиуса из Сколтеха совместно с коллегами из МГУ и Королевского технологического института (KTH) в Стокгольме сначала теоретически, а потом экспериментально продемонстрировали, что золотые нанополоски изменяют спектры поглощения и фотолюминисценции нанокристаллов кремния. Выяснилось, что ширина нанополосок тоже влияет на оптические свойства квантовых точек. Полученные результаты важны для практического применения кремниевых нанокристаллов, поскольку в руках ученых оказался новый инструмент для контроля над свойствами квантовых точек. Интересно, что использование кремниевых квантовых точек в фотоэлементах значительно снизило бы технологические издержки в солнечной энергетике. Кроме того, при изготовлении солнечных батарей не пришлось бы использовать ядовитые вещества, такие как мышьяк или свинец.

«При взаимодействии образца кремниевых квантовых точек с золотыми нанополосками образуется новая квазичастица ‒ волноводный плазмон поляритон. Это приводит к изменению оптических свойств кремниевых нанокристаллов. Если мы хотим использовать их в солнечных батареях или светоизлучающих устройствах, нам необходим металлический электрод, и мы должны уметь контролировать спектры поглощения и излучения. Использование тонких золотых нанополосок решает обе эти проблемы», — рассказывает первый автор исследования, научный сотрудник Сколтеха Сергей Дьяков.