Un grupo ha resuelto teóricamente cómo comunicación entre dos puntos cuánticos puede verse influenciado por la luz. El equipo muestra formas de controlar la transferencia de información o energía de un punto cuántico a otro. Para ello, los investigadores calcularon la estructura electrónica de dos puntos cuánticos o Nanocristales que actúan como puntos cuánticos. Los resultados se pueden utilizar para simular el movimiento de electrones en puntos cuánticos en tiempo real. Los llamados puntos cuánticos son una nueva clase de materiales con muchas aplicaciones. Se obtienen mediante diminutos cristales semiconductores con dimensiones del orden de los nanómetros. Las propiedades ópticas y eléctricas pueden controlarse mediante el tamaño de estos cristales en las últimas generaciones de televisores de pantalla plana del mercado, donde garantizan una reproducción del color especialmente brillante y de alta resolución. Sin embargo, los puntos cuánticos no sólo se utilizan como colorantes, sino también en células solares o como componentes semiconductores. Además, se utilizan hasta en los componentes informáticos llamados qubits de una computadora cuántica.
Ahora, un equipo dirigido por la Dra. Annika Bande del HZB amplió la comprensión de la interacción entre diferentes puntos cuánticos desde una perspectiva atomística en una publicación teórica. Annika Bande dirige el grupo de teoría de la dinámica electrónica y espectroscopia del HZB y está interesada en los orígenes de los fenómenos físicos cuánticos. Aunque los puntos cuánticos son nanocristales extremadamente pequeños, están formados por miles de átomos y múltiples electrones. La química teórica, que recientemente completó su doctorado en la Freie Universität, destaca que la estructura electrónica de un cristal semiconductor de este tipo difícilmente puede calcularse con supercomputadoras. Sin embargo, los métodos desarrollados apenas describen el problema. En este caso se trabaja con versiones reducidas de puntos cuánticos de sólo un centenar de átomos que tienen las propiedades características de los nanocristales reales.
Con este enfoque, después de un año y medio de desarrollo y en colaboración con el profesor Jean Christophe Tremblay del CNRS-Université de Lorraine en Metz, pudieron simular la interacción de dos puntos cuánticos, cada uno formado por cientos de átomos. En concreto, investigamos cómo estos dos puntos cuánticos pueden absorber, intercambiar y almacenar de forma permanente la energía controlada por la luz. Un primer impulso de luz se utiliza para la excitación, mientras que el segundo impulso de luz induce el almacenamiento. Los investigadores examinaron tres pares diferentes de puntos cuánticos para captar la influencia del tamaño y la geometría. Además, calcularon la estructura electrónica con la mayor precisión y simularon el movimiento electrónico en tiempo real con una resolución de femtosegundos (10-15 s).
