Potrebbe essere possibile raggiungere nuovi livelli di miniaturizzazione, velocità, ed elaborazione dati con computer quantistici ottici, che utilizzano la luce per trasportare informazioni. Per questo, abbiamo bisogno di materiali in grado di assorbire e trasmettere fotoni. Nel diario Angewandte Chemie , Gli scienziati cinesi hanno introdotto una nuova strategia per la costruzione di cristalli di eterostruttura fotonica con proprietà sintonizzabili. Usando un bastoncino cristallino con strisce che emettono fluorescenza in diversi colori, hanno sviluppato un prototipo di porta logica.

Il team guidato da Ze Chang e Xian-He Bu ha raggiunto il successo utilizzando strutture metallo-organiche (MOF) appositamente costruite, strutture simili a reticoli fatte di "nodi" metallici collegati da ligandi organici. Queste strutture contengono cavità a forma di gabbia che possono contenere altre molecole come "ospiti". In questo caso, gli ospiti e una parte dei ligandi integrati nel reticolo sono abbinati in modo che gli ospiti possano trasferire elettroni alla molecola del ligando (trasferimento di carica). Tali sistemi tendono a diventare fluorescenti. Il colore della fluorescenza per un dato MOF dipende dal tipo di ospite.

Un ulteriore vantaggio delle strutture MOF è che la loro cristallizzazione avviene attraverso la crescita di strati su un nucleo di cristallizzazione in una direzione preferita. I ricercatori dell'Università di Nankai, Tientsin, il Collaborative Innovation Center of Chemical Science and Engineering, Tianjin e Istituto di Chimica dell'Accademia Cinese delle Scienze, Pechino (Cina) è stata così in grado di produrre cristalli a forma di bastoncino. Durante la cristallizzazione, hanno variato i tipi di molecola ospite incorporata. Ciò ha portato a bastoncini "a strisce" con domini separati che emettono fluorescenza in modo diverso. Per esempio, hanno prodotto bacchette le cui estremità assorbono la luce UV e emettono fluorescenza blu-verde, mentre il centro assorbe la luce verde visibile ed emette luce rossa. Perché sono in contatto diretto, l'energia può essere trasferita tra i domini, e alcuni dei fotoni blu-verdi possono essere trasmessi alla porzione centrale, facendolo diventare rosso fluorescente. Più importante, queste aste si comportano come conduttori di luce, il che significa che non importa quale punto viene irradiato, parte della luce di fluorescenza viene trasportata attraverso l'intera asta fino alle sue estremità.

Sulla base di questo tipo di cristallo, i ricercatori hanno sviluppato un prototipo per un circuito logico con due "ingressi" e due "uscite"; questo è, luoghi in cui è possibile memorizzare o registrare la luce e generare segnali rossi e/o blu-verdi, rispettivamente. I ricercatori prevedono potenziali applicazioni per i loro cristalli MOF in componenti con circuiti ottici integrati, come i diodi fotonici, processori di segnale su chip, e porte logiche ottiche.