更穩(wěn)定的光來自故意“壓扁”的量子點(diǎn)

在化學(xué)合成過程中故意“擠壓”膠體量子點(diǎn)，產(chǎn)生能夠穩(wěn)定、“無閃爍”發(fā)光的點(diǎn)，這完全等同于通過更復(fù)雜的工藝制造的點(diǎn)所產(chǎn)生的光。平點(diǎn)發(fā)射窄光譜的光，具有高度穩(wěn)定的強(qiáng)度和無波動(dòng)的發(fā)射能量。洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的最新研究表明，應(yīng)變膠體量子點(diǎn)代表了目前使用的納米尺度光源的一種可行替代品，作為光學(xué)“量子”電路、超靈敏傳感器和用于醫(yī)學(xué)診斷的單粒子納米尺度光源值得探索。

洛克阿拉莫斯的首席研究員維克多克里莫夫(Victor Klimov)說：“與傳統(tǒng)量子點(diǎn)相比，這些新的應(yīng)變點(diǎn)除了表現(xiàn)出大幅改善的性能之外，還可以提供前所未有的靈活性來操縱它們的發(fā)射顏色，再加上異常狹窄的“低溫”線寬。這個(gè)項(xiàng)目?！罢蛊近c(diǎn)還顯示出與幾乎任何基底或嵌入介質(zhì)以及各種化學(xué)和生物環(huán)境的兼容性?！?

新的膠體加工技術(shù)可以制備發(fā)射量子產(chǎn)率接近100%的幾乎理想的量子點(diǎn)發(fā)射器，適用于各種可見、紅外和紫外波長(zhǎng)。這些進(jìn)展已經(jīng)用于各種發(fā)光技術(shù)，從而成功地將量子點(diǎn)顯示器和電視商業(yè)化。

下一個(gè)前沿是探索膠體量子點(diǎn)作為單粒子納米光源。這種未來的“單點(diǎn)”技術(shù)將需要具有高度穩(wěn)定和非波動(dòng)光譜特性的粒子。最近，通過保護(hù)具有特別厚外層的小發(fā)射核，在消除發(fā)射強(qiáng)度的隨機(jī)變化方面取得了相當(dāng)大的進(jìn)展。然而，這些厚殼結(jié)構(gòu)仍然表現(xiàn)出強(qiáng)烈的發(fā)射光譜波動(dòng)。

在新的《自然材料》雜志上，洛斯阿拉莫斯的研究人員證明了一種新的“應(yīng)變工程”方法幾乎可以完全抑制單點(diǎn)發(fā)射中的光譜波動(dòng)。這種方法的關(guān)鍵是將核/殼基序中的兩種半導(dǎo)體結(jié)合，具有方向性的不對(duì)稱晶格失配，導(dǎo)致發(fā)射核的各向異性壓縮。

這改變了量子點(diǎn)的電子態(tài)結(jié)構(gòu)，從而改變了它們的發(fā)光性質(zhì)。這些變化的意義之一是實(shí)現(xiàn)了發(fā)射“激子”態(tài)的局部電荷中性態(tài)，大大降低了其與晶格振動(dòng)和靜電環(huán)境起伏的耦合，這是抑制發(fā)射光譜起伏的關(guān)鍵。改進(jìn)的電子結(jié)構(gòu)的另一個(gè)好處是發(fā)射線寬顯著變窄，這變得小于室溫?zé)崮堋?

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