Oklahoma Üniversitesi’nden araştırmacılar, kuantum noktalarına özel bir kaplama ekleyerek ışık yayma sürelerini 12 saate kadar uzattı.
Bilim insanları, kuantum ışık kaynaklarının daha uzun süre çalışmasını sağlayacak yeni bir yöntem geliştirdi. Oklahoma Üniversitesi’nden araştırmacılar, kuantum noktalarının yüzeyine özel bir kristal kaplama ekleyerek ışık yaymalarını daha kararlı hale getirdi. Bu yöntem, kuantum ışık kaynaklarının titreşim ve kararma olmadan uzun süre çalışmasını sağlıyor. Böylece kuantum teknolojilerinin daha uygun maliyetli ve pratik hale gelmesinin önü açılıyor. Araştırmanın sonuçları Nature Communications dergisinde yayınlandı.
Kuantum noktaları, nanometre (metrenin milyarda biri) boyutunda olan çok küçük parçacıkları olarak tanımlanıyor. Öyle ki, bir kuantum noktasını beyzbol topu büyüklüğüne getirirsek, bir beyzbol topu Ay kadar büyük olurdu. Bu küçük parçacıklar, ışık yayma özellikleri sayesinde televizyon ve bilgisayar ekranlarından güneş panellerine, tıbbi görüntüleme cihazlarından kuantum bilgisayarlara kadar pek çok teknolojide kullanılıyor.
Ancak kuantum noktalarının önemli bir sorunu var: Işık yayarken sürekli olarak titreşebilirler ya da belli bir süre sonra kararıp çalışmaz hale gelebilirler. Bu durum, onları uzun vadede kullanım için verimsiz hale getiriyor. Özellikle kuantum bilgisayarlar ve iletişim sistemlerinde, bu tür ışık kaynaklarının belirli bir düzen içinde ve kararlı bir şekilde çalışması gerekiyor. Bu nedenle bilim insanları, kuantum noktalarını daha dayanıklı hale getirecek çözümler arıyordu.
Nasıl daha dayanıklı hale geldi?
Oklahoma Üniversitesi’nden Yitong Dong ve ekibi, kuantum noktalarının yüzeyine kristalize bir moleküler katman ekleyerek bu sorunu çözdü. Normalde kuantum noktalarının yüzeyinde kusurlar oluşabiliyor ve bu kusurlar ışık yayma sürecini bozabiliyor. Fakat yeni eklenen kristal kaplama, bu kusurları etkisiz hale getirerek kuantum noktalarının ışık yayma sürecini kararlı hale getiriyor.
Bu yöntem sayesinde kuantum noktalarının ışık yayma süresi büyük ölçüde uzadı. Önceki kuantum noktaları genellikle sadece 10-20 dakika boyunca verimli çalışırken, yeni kaplama sayesinde bu süre 12 saate kadar çıktı. Üstelik ışık yayımı sırasında neredeyse hiç titreşim ya da kararma yaşanmıyor.
Kuantum ışık kaynaklarının diğer bir büyük sorunu da çalışmaları için aşırı düşük sıcaklıklara ihtiyaç duymalarıydı. Geleneksel tekil foton yayıcılar, sıvı helyum gibi soğutucular kullanılarak -269°C’ye kadar soğutulmak zorundaydı. Bu da onları hem pahalı hem de kullanımı zor hale getiriyordu.
Yeni geliştirilen yöntem sayesinde, kuantum noktaları oda sıcaklığında neredeyse yüzde 100 verimlilikle çalışabiliyor. Bu, kuantum ışık kaynaklarının çok daha ucuz ve kolay kullanılabilir olmasını sağlıyor. Dong, “Daha önce bu teknolojiyi kullanmak çok maliyetliydi. Ancak geliştirdiğimiz yöntem sayesinde, bu ışık kaynakları oda sıcaklığında ve düşük maliyetle çalıştırılabilir” ifadelerini kullandı.
Bu keşif, gelecekte kuantum bilgisayarlar ve iletişim sistemleri için daha ucuz ve pratik ışık kaynaklarının üretilmesini mümkün hale getirebilir. Dong, “Bu yöntem sadece belirli bir malzeme ile sınırlı değil, farklı malzemelerle de uygulanabilir. Bu sayede kuantum ışık kaynakları çok daha geniş bir kullanım alanına sahip olabilir” sözlerini kaydetti.
Bu çalışma sayesinde, gelecekte daha düşük maliyetli ve uzun ömürlü kuantum ışık kaynakları üretilebilir. Böylece kuantum teknolojileri daha yaygın hale gelebilir ve günlük hayatımıza daha fazla entegre edilebilir.
Kaynak: University of Oklahoma
