Квантовые точки — или технология QLED — уже применяются в создании экранов для телевизоров, а вот их продолговатые разновидности — квантовые палочки — еще слишком сложно изготавливать в коммерческих масштабах. При этом у них имеются неоспоримые преимущества: они могут контролировать как поляризацию, так и цвет света, генерируя трехмерные изображения для устройств виртуальной реальности. При помощи ДНК инженеры MIT разработали новый метод точной сборки массивов квантовых палочек и смогли упорядочить их ориентацию.

«Одна из проблем квантовых палочек — распределить их в наноскопическом масштабе так, чтобы они все указывали в одном направлении, — сказал профессор Марк Бас, старший автор статьи в журнале Science Advances. — Когда все они указывают в одном направлении на двухмерной поверхности, то обладают одинаковыми свойствами взаимодействия со светом и контроля поляризации».

Команда профессора Баса занимается проектированием и изготовлением наноразмерных структур из ДНК свыше 15 лет. Молекула ДНК крайне стабильна и отлично программируется, так что это идеальный стройматериал для крошечных структур, которые можно использовать в различных целях, от доставки лекарств и биосенсоров до создания светособирающих материалов.

Ученые разработали программу, которая рассчитывает цепочки ДНК, которые нужны для того, чтобы получить желаемую наноразмерную форму. Кроме того, им удалось создать масштабируемый метод внедрения квантовых точек в эти материалы на основе ДНК, сообщает Phys.org.

Существующие методы создания выровненных массивов квантовых палочек эффективны лишь в ограниченной мере. Высокопроизводительное свечение требует, чтобы палочки находились на расстоянии по меньшей мере 10 нм друг от друга, чтобы они не мешали друг другу. Для этого исследователи соединили квантовые палочки с ромбовидными структурами ДНК, сложенными как оригами, которые обеспечивают нужную дистанцию. Затем эти конструкции накладываются на поверхность, как кусочки одного пазла.

Для того чтобы нанести цепочки ДНК на квантовые палочки, исследователи разработали процесс эмульгирования. Смесь молекул ДНК с раствором наносится на палочки, а затем высыхает. Так на поверхности образуется плотный слой. Весь процесс занимает несколько минут, что намного быстрее других методов.

«Квантовые палочки в оригами смотрят в одном направлении, так что теперь у вас все они собраны на двухмерной поверхности, и так можно делать в микромасштабе, который необходим для производства различных устройств, таких как MicroLED, — сказал профессор Бас. — Можно развернуть их в определенном направлении и сохранять достаточную дистанцию, потому что оригами свернуты и естественным образом прилегают друг к другу, как кусочки пазла».