Los ingenieros del MIT han desarrollado un método novedoso para ensamblar conjuntos de varillas cuánticas, que podrían integrarse en LED para mejorar televisores o dispositivos de realidad virtual (VR).
Varillas cuánticas
De acuerdo a Noticias del MITlas barras cuánticas, que son contrapartes alargadas de los puntos cuánticos, han resultado difíciles de incorporar en dispositivos comerciales.
Estas varillas tienen la capacidad única de controlar tanto la polarización de la luz como el color, lo que las hace capaces de generar imágenes 3D para aplicaciones de realidad virtual. Los investigadores lograron este avance utilizando estructuras de ADN para disponer con precisión las varillas cuánticas en matrices.
Al depositar barras cuánticas en estructuras de ADN de forma controlada, los investigadores lograron regular su orientación, un factor crucial para determinar la polarización de la luz emitida. Este avance podría mejorar significativamente la profundidad y dimensionalidad de las escenas virtuales.
Mark Bathe, profesor de ingeniería biológica en el MIT, destacó el desafío de alinear barras cuánticas a nanoescala para garantizar propiedades uniformes de interacción de la luz.
El enfoque desarrollado por el equipo del MIT implica el uso de estructuras de ADN, en particular estructuras de origami de ADN con forma de diamante, para unir varillas cuánticas. Luego, estas estructuras de ADN se colocan en las superficies, formando patrones como piezas de un rompecabezas.
“Las barras cuánticas se asientan en el origami en la misma dirección, por lo que ahora ha modelado todas estas barras cuánticas mediante autoensamblaje en superficies 2D, y puede hacerlo en la escala de micrones necesaria para diferentes aplicaciones como microLED”, explica Bathe. dijo en un comunicado.
“Puedes orientarlos en direcciones específicas que sean controlables y mantenerlos bien separados porque los origamis están empaquetados y encajan naturalmente, como lo harían las piezas de un rompecabezas”, añadió.
El método supera las limitaciones anteriores que intentaban crear matrices alineadas de varillas cuánticas mediante frotamiento mecánico o campos eléctricos. El método de los investigadores mantiene una distancia mínima de 10 nanómetros entre las varillas para evitar interferencias con la emisión de luz de cada una.
Adjuntar ADN a varillas cuánticas
Chi Chen y Xin Luo, los autores principales del artículo, diseñaron un proceso para unir hebras de ADN a varillas cuánticas. Este proceso implica emulsionar el ADN en una mezcla con las varillas cuánticas y deshidratar rápidamente la mezcla, permitiendo que el ADN forme una capa densa en la superficie de la varilla.
Este enfoque reduce significativamente el tiempo de fabricación, de varios días a unos pocos minutos. Los investigadores pretenden ampliar su diseño para diversas aplicaciones, incluidos micro LED y realidad aumentada/realidad virtual.
La capacidad de controlar el tamaño, la forma y la ubicación de los conjuntos de varillas cuánticas abre las puertas a diversas aplicaciones electrónicas. Este trabajo se alinea con la bioeconomía emergente de EE. UU., ya que el ADN es biológicamente producible, escalable y sostenible.
Los investigadores pretenden abordar los desafíos pendientes, como la transición a barras cuánticas ambientalmente seguras, para avanzar en su trabajo hacia dispositivos comerciales.
“El aspecto único de este método radica en su aplicabilidad casi universal a cualquier ligando amante del agua con afinidad por la superficie de la nanopartícula, lo que les permite ser empujados instantáneamente hacia la superficie de las partículas a nanoescala. Al aprovechar este método, logramos un importante reducción del tiempo de fabricación de varios días a sólo unos minutos”, dijo Chen en un comunicado.
Los hallazgos del equipo fueron publicado en la revista Science Advances.
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