Quantenstäbe auf DNA-Gerüsten könnten künftige VR-Anzeigen vorantreiben

Aug 31, 2023

Bewegen Sie sich, Quantenpunkte – Quantenstäbe könnten die nächste große Display-Technologie sein. Diese winzigen Stäbchen könnten 3D-Anzeigen für VR-Headsets verbessern, und nun haben Ingenieure am MIT eine logistische Hürde überwunden, indem sie sie auf einem Gerüst aus DNA anordneten.

Quantenpunkte sind winzige Halbleiterpartikel, die je nach Größe leicht so eingestellt werden können, dass sie in verschiedenen Farben leuchten. Es gibt bereits Fernseher und Monitore mit Quantenpunkten, die angeblich die Farb- und Bildqualität verbessern.

Aber Quantenstäbe sind ein anderes, weniger bekanntes Tier. Wie der Name schon sagt, sind sie immer noch sehr klein, aber länglicher als ihre punktförmigen Cousins, wodurch sie nicht nur die Farbe des von ihnen emittierten Lichts, sondern auch die Polarisation steuern können. Dies kann sie für die Generierung von 3D-Bildern nützlich machen und eine lebendigere VR ermöglichen.

Das Problem bei der Skalierung bestand darin, dass es schwierig ist, sie alle in die gleiche Richtung auszurichten. Für die neue Studie untersuchte das MIT-Team daher eine neue Art von Unterstützungssystem. Die wichtigste Zutat? DNA.

Die Forscher erstellten Origami-Strukturen aus DNA in einem sich wiederholenden Rautenmuster und klebten die Quantenstäbe so an die Punkte, dass sie mindestens 10 Nanometer voneinander entfernt blieben. Dies führt dazu, dass sie alle in die gleiche Richtung zeigen und verhindert, dass ihr Licht das ihrer Nachbarn stört.

Um die Quantenstäbe an die DNA zu kleben, entwickelten die Forscher ein neues Herstellungsverfahren, bei dem die DNA zunächst zusammen mit den Stäben zu einer Mischung emulgiert wird. Dieses wird dann schnell entwässert, sodass die DNA-Moleküle auf der Außenseite der Stäbchen eine dicke Schicht bilden, die sich wie ein Klettverschluss mit den gewünschten Stellen des Diamantgerüsts verbindet.

Da dieser Vorgang nur wenige Minuten dauert, lässt sich die Technik laut den Forschern leichter auf kommerzielle Systeme übertragen als andere Methoden. Die nächsten Schritte umfassen die Herstellung von Wafern aus Quantenstäben auf DNA-Gerüsten, die dazu beitragen könnten, neue Anwendungen über VR-Displays hinaus zu erschließen.

„Die Methode, die wir in diesem Artikel beschreiben, ist großartig, weil sie eine gute räumliche und orientierende Kontrolle über die Positionierung der Quantenstäbe ermöglicht“, sagte Robert Macfarlane, ein Autor der Studie. „Die nächsten Schritte werden darin bestehen, hierarchischere Arrays mit programmierter Struktur auf vielen verschiedenen Längenskalen zu erstellen. Die Möglichkeit, die Größe, Form und Platzierung dieser Quantenstab-Arrays zu steuern, ist ein Tor zu allen möglichen elektronischen Anwendungen.“

Die Forschung wurde in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.

Source: MIT