Команда материаловедов из Университета Оклахомы успешно намагнитила квантовые точки, внедрив марганец в их структуру—достижение, которое многие исследователи считали невозможным—потенциально открывая применения от квантовых вычислений до домашнего сельского хозяйства

Команда материаловедов из Университета Оклахомы успешно намагнитила квантовые точки, внедрив марганец в их структуру—достижение, которое многие исследователи считали невозможным—потенциально открывая применения от квантовых вычислений до домашнего сельского хозяйства.

Открытие, опубликованное в Journal of the American Chemical Society, касается перовскитных квантовых точек бромида свинца-цезия, которые уже используются в телевизионных дисплеях, светодиодном освещении и экспериментальных солнечных элементах. Достигнув концентрации легирования марганцем до 40%, исследователи преодолели устойчивую проблему, которая ограничивала практические применения.

Преодоление устойчивого барьера

Команда доцента Итонга Донга разработала новый подход, удалив положительно заряженные ионы цезия из квантовых точек и создав богатую бромидом среду раствора. Когда были введены ионы марганца, быстрорастущие кристаллы поглотили их в свою структуру, вытеснив почти 40% ионов свинца.

«Удивительно сложно интегрировать марганец, хороший магнитный допант, в наночастицы бромида свинца-цезия», — сказал Донг. «Наша статья подробно описывает метод, позволяющий делать это эффективно и последовательно. Мы легировали нелегируемое».

Прорыв произошел всего через два года после Нобелевской премии по химии 2023 года, присужденной за открытие квантовых точек — микроскопических полупроводниковых кристаллов шириной в миллиардные доли метра. Легированные марганцем точки светятся ярким оранжевым светом с эффективностью, близкой к 100%, смещаясь от их первоначального синего излучения.

Широкий спектр применений

Магнитные свойства, полученные путем легирования марганцем, могут способствовать прогрессу в различных секторах. Теплый оранжевый свет более мягок для человеческих глаз и более эффективен для комнатного земледелия, поскольку многие культуры поглощают более теплые длины волн эффективнее. Улучшенные оптические свойства также могут повысить эффективность солнечных элементов.

Возможно, наиболее перспективным является потенциал для применения в квантовых вычислениях. Магнитно-легированные точки могут служить кубитами, управляемыми светом, а не электричеством — это существенное преимущество, отметил Донг, поскольку квантовые точки остаются более стабильными при оптическом возбуждении. Магнитные свойства также могут улучшить возможности медицинской визуализации и открыть путь к новым технологиям спинтроники.

http://www.ou.edu/news/articles/2025/december/magnetically-doped-quantum-dots-materials-science-breakthrough.html