日前，大學材料學院量子點材料與器件研究組開發出高效的單分散量子點合成新工藝，成果發表在Nature Communications(自然通信)上，論文第一作者為材料學院的楊靜副教授，通訊作者為材料學院杜希文教授。這是世界上首次報道物理方法合成單分散量子點。

 　　量子點，又稱為半導體納米晶，是一種由II-VI族或III-V族元素組成的納米顆粒。量子點的粒徑一般介于1～10 nm之間， 由于電子和空穴被強烈受限在微小體積內，使量子點具有了量子限制效應，表現出許多獨特的物理性質，比如量子點的發光波長隨尺寸變化連續可調，量子點受到一個光子照射后可以產生多個自由電子，使其光電轉化效率相比于體材料的半導體成倍提高等等。基于這些獨特的優勢，量子點在太陽能電池、發光器件、生物標記等領域具有廣闊的應用前景。尺寸差別小于10%的量子點被稱為單分散量子點，這種粒徑均勻的單分散量子點由于其良好的可加工性和性能一致性，在納米電子學器件中具有極大的應用潛力。

 　　傳統的量子點制備工藝多采用膠體化學方法，這是一種“自下而上”的方法，即采用多種前驅體在高溫下發生化合反應得到目標分子，然后成千上萬個目標分子堆積聚集生長成一個量子點。這種方法不僅需要復雜的前驅體，而且合成過程耗時很長，少則幾個小時多則幾天的時間。此外為了獲得均勻的單分散量子點，通常使用表面活性劑，而表面活性劑會影響下一步的使用，要通過復雜的工序予以去除。因此膠體化學的方法會產生大量的污染物，對環境造成了沉重的負擔。

 　　量子點材料與器件研究組經過多年探索，獨辟蹊徑，提出了“自上而下”單分散量子點合成工藝，該工藝采用 “溫和”的長脈寬紅外激光輻照大顆粒半導體的懸浮液，將不均勻的大顆粒轉變成單分散的細小量子點。這種工藝的關鍵之處在于巧妙地利用了量子點的量子限制效應：大尺寸的半導體顆粒帶隙較窄，可以吸收長脈寬紅外激光，被加熱氣化，再重新凝聚成很小的量子點。而一旦變成量子點，由于量子限制效應，其光學帶隙變寬，就變得對紅外激光透明，從而免于被激光加熱破壞。在這種作用下，大顆粒的半導體不斷被加熱破壞，而粒徑均一的小尺寸量子點不斷形成，最終溶液中只剩下單分散量子點。由于這種工藝本質上是一種物理破碎，廣泛，甚至可以使用直接開采的礦石，因此綠色環保，整個過程幾乎不產生任污染物。而激光法具有方便快捷的特征，只需短短幾分鐘就能夠獲得高質量的單分散量子點。

 　　預計未來這一清潔技術可以幫助獲得更加廉價的量子點，使其在疾病診斷、水污染檢測、光電轉換等領域發揮更加顯著的作用。該成果一經發表便引起了業界關注，據悉已有單位與我校尋求合作，希望能將該技術產業化。