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紧缩量子点能产生更稳定的光

2019-11-10 01:33:24来源:励志吧0次阅读

引源:美国能源部科学办公室

微型光源可以增进传感器,量子通讯,生物成像和医疗诊断工具的发展。为了开发这些纳米灯,研究人员正在寻觅量子点,也就是一种微小的半导体材料。

但是,“标准”量子点的一个问题是它发射的光其实不稳定。研究人员已在寻觅减少光发射强度闪烁的方法上取得了进展,但是光发射的其他方面,例如颜色,仍然存在变化。

在这项研究中(Nature Materials,“Asymmetrically strained quantum dots with non-fluctuating single-dot emission spectra and subthermal room-temperature linewidths”),通过在合成进程中挤压发射核,研究人员创造出了能够发射非常稳定的光的量子点,这样稳定的光非常适合于科学需求。

紧缩量子点能产生更稳定的光

新型胶体量子点是由一个发光硒化镉(CdSe)核(红色)封闭在外壳(绿色)内构成的,其中锌(Zn)与镉(Cd)的比例朝向量子点的外围增加。在垂直于晶轴而不是沿着晶轴的方向上,核心被紧缩(线)地更强烈。这致使核心电子结构的改变,这类改变对其发光特性产生了有利影响。(图片来源:洛斯阿拉莫斯国家实验室)

这项研究指出了一种新的量子点合成方法的潜力。基本上,通过挤压这种方法创造出能产生高度稳定光的量子点。而且,这种方法可以对发光性能进行灵活的改变和控制。这类应变量子点代表了当今纳米级光源的一种可行的替代品。

这些量子点可能导致用于光学量子电路,超高分辨率传感器和医疗纳米标记的单粒子纳米级光源的发展。

现代合成技术产生近乎完善的量子点光发射源,用于量子点显示器和电视机。但是,如果一个量子点可以成为一个光源呢?

这些微型灯泡可以使光量子电路,超灵敏传感器,生物成像工具和医疗诊断受益。为了制造这样的单粒子光源,研究人员需要高度稳定的量子点,这些量子点不会闪烁并具有稳定和可控的发射色彩。

洛斯阿拉莫斯国家实验室的一个研究小组正是这样做的。他们设计了一种方法,通过在合成过程中“挤压”量子点的发射核心,创造出不会闪烁的具有稳定发射光谱的量子点。他们的应变工程方法改变了量子点的电子态的结构,从而改变了量子点的发光特性。

所得到的量子点能发出稳定的光,并且具有明显缩小的发射线宽,比室温热能更小。所实现的光谱稳定性与通过复杂的真空技术制造的微型光发射器相当。

结果表明通过应变工程合成的胶体量子点是目前使用的纳米级光源的一种可行的替换方案。除了表现出相当的(乃至更好的)性能外,这些量子点还具有史无前例的灵活性,可以控制它们的发光色彩,并且几近可以与任何基底材料或嵌入介质以及各种化学和生物环境兼容。

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