Um grupo resolveu teoricamente como o comunicação entre dois pontos quânticos pode ser influenciado pela luz. A equipe mostra maneiras de controlar a transferência de informações ou energia de um ponto quântico para outro. Para fazer isso, os pesquisadores calcularam a estrutura eletrônica de dois pontos quânticos ou nanocristais que agem como pontos quânticos. Os resultados podem ser usados para simular o movimento de elétrons em pontos quânticos em tempo real. Os chamados pontos quânticos são uma nova classe de materiais com muitas aplicações. Eles são obtidos por minúsculos cristais semicondutores com dimensões na faixa nanométrica. As propriedades ópticas e elétricas podem ser controladas pelo tamanho destes cristais nas últimas gerações de televisores de tela plana do mercado, onde garantem uma reprodução de cores particularmente brilhante e de alta resolução. No entanto, os pontos quânticos não são usados apenas como corantes, mas também em células solares ou como componentes semicondutores. Além disso, eles são usados até os componentes de computação chamados qubits de um computador quântico.
Agora, uma equipe liderada pela Dra. Annika Bande no HZB expandiu a compreensão da interação entre diferentes pontos quânticos por uma perspectiva atomística em uma publicação teórica. Annika Bande lidera o grupo de teoria da dinâmica eletrônica e espectroscopia do HZB e está interessada nas origens dos fenômenos físicos quânticos. Embora os pontos quânticos sejam nanocristais extremamente pequenos, eles são compostos de milhares de átomos e múltiplos de elétrons. A química teórica, que recentemente concluiu seu doutorado na Freie Universität, enfatiza que a estrutura eletrônica de tal cristal semicondutor dificilmente pode ser calculada com supercomputadores. Porém, os métodos desenvolvidos dificilmente descrevem o problema. Neste caso, estamos trabalhando com versões reduzidas de pontos quânticos de apenas cerca de cem átomos que possuem propriedades características de nanocristais reais.
Com esta abordagem, após um ano e meio de desenvolvimento e em colaboração com o professor Jean Christophe Tremblay da CNRS-Université de Lorraine em Metz, eles conseguiram simular a interação de dois pontos quânticos, cada um composto por centenas de átomos. Concretamente, investigamos como esses dois pontos quânticos podem absorver, trocar e armazenar permanentemente a energia controlada pela luz. Um primeiro pulso de luz é usado para excitação, enquanto o segundo pulso de luz induz armazenamento. Os pesquisadores examinaram três pares diferentes de pontos quânticos para capturar a influência do tamanho e da geometria. Além disso, calcularam a estrutura eletrônica com a mais alta precisão e simularam o movimento eletrônico em tempo real com resolução de femtossegundos (10-15 s).
