日前，大學材(cai)(cai)料(liao)學院量子(zi)點材(cai)(cai)料(liao)與器件研究組開發出高效的(de)單分(fen)散(san)量子(zi)點合(he)成新工藝，成果發表在Nature Communications(自然通信)上，論(lun)文(wen)第(di)一作者為材(cai)(cai)料(liao)學院的(de)楊靜副教(jiao)授，通訊作者為材(cai)(cai)料(liao)學院杜希文(wen)教(jiao)授。這是世界上首次報道物理(li)方法合(he)成單分(fen)散(san)量子(zi)點。

　　量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)點(dian)(dian)(dian)(dian)，又稱(cheng)(cheng)為半(ban)導體(ti)納(na)米晶，是一種由II-VI族(zu)或III-V族(zu)元(yuan)素組(zu)成的(de)(de)納(na)米顆粒。量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)點(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)粒徑(jing)一般介(jie)于(yu)1～10 nm之間， 由于(yu)電子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)空穴被(bei)強烈受(shou)限(xian)在微(wei)小體(ti)積內，使(shi)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)點(dian)(dian)(dian)(dian)具(ju)(ju)有了量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)限(xian)制效(xiao)應(ying)，表現(xian)出許(xu)多(duo)獨特的(de)(de)物理(li)性(xing)質，比(bi)(bi)如量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)點(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)發光(guang)(guang)波(bo)長(chang)隨尺(chi)(chi)寸(cun)變化連續(xu)可(ke)(ke)(ke)調，量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)點(dian)(dian)(dian)(dian)受(shou)到一個光(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)照射后可(ke)(ke)(ke)以產生多(duo)個自由電子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)，使(shi)其光(guang)(guang)電轉化效(xiao)率相比(bi)(bi)于(yu)體(ti)材料的(de)(de)半(ban)導體(ti)成倍提高等(deng)(deng)等(deng)(deng)。基于(yu)這些獨特的(de)(de)優勢(shi)，量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)點(dian)(dian)(dian)(dian)在太陽能電池、發光(guang)(guang)器件、生物標記等(deng)(deng)領(ling)域具(ju)(ju)有廣闊(kuo)的(de)(de)應(ying)用前景(jing)。尺(chi)(chi)寸(cun)差別小于(yu)10%的(de)(de)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)點(dian)(dian)(dian)(dian)被(bei)稱(cheng)(cheng)為單(dan)分散(san)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)點(dian)(dian)(dian)(dian)，這種粒徑(jing)均勻的(de)(de)單(dan)分散(san)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)點(dian)(dian)(dian)(dian)由于(yu)其良好的(de)(de)可(ke)(ke)(ke)加工(gong)性(xing)和(he)性(xing)能一致性(xing)，在納(na)米電子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)學(xue)器件中具(ju)(ju)有極(ji)大(da)的(de)(de)應(ying)用潛力。

　　傳統(tong)的量(liang)子(zi)(zi)點(dian)(dian)制備工藝多(duo)采(cai)用膠體(ti)(ti)化學方(fang)法(fa)，這是一(yi)種“自下(xia)而上(shang)”的方(fang)法(fa)，即采(cai)用多(duo)種前(qian)(qian)驅體(ti)(ti)在高(gao)溫下(xia)發生(sheng)化合反應得(de)到(dao)目標分(fen)子(zi)(zi)，然后成千(qian)上(shang)萬個目標分(fen)子(zi)(zi)堆積聚集生(sheng)長(chang)(chang)成一(yi)個量(liang)子(zi)(zi)點(dian)(dian)。這種方(fang)法(fa)不(bu)僅(jin)需(xu)要復雜(za)的前(qian)(qian)驅體(ti)(ti)，而且(qie)合成過程耗時很長(chang)(chang)，少(shao)則幾個小時多(duo)則幾天(tian)的時間。此外為了獲得(de)均勻的單分(fen)散量(liang)子(zi)(zi)點(dian)(dian)，通常使(shi)用表(biao)面活性劑，而表(biao)面活性劑會(hui)影響下(xia)一(yi)步的使(shi)用，要通過復雜(za)的工序予以(yi)去除。因此膠體(ti)(ti)化學的方(fang)法(fa)會(hui)產生(sheng)大量(liang)的污染物，對環境(jing)造成了沉重的負(fu)擔。

　　量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點(dian)材(cai)料與器(qi)件研究組經(jing)過(guo)多(duo)年探索，獨(du)辟蹊(xi)徑，提出了“自上而下”單(dan)分(fen)散(san)(san)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點(dian)合(he)成(cheng)工(gong)藝，該(gai)工(gong)藝采(cai)用(yong) “溫和”的(de)(de)(de)(de)長(chang)脈寬紅外激光輻(fu)照大(da)顆(ke)粒(li)(li)半導(dao)體的(de)(de)(de)(de)懸浮液，將不均勻的(de)(de)(de)(de)大(da)顆(ke)粒(li)(li)轉(zhuan)變(bian)成(cheng)單(dan)分(fen)散(san)(san)的(de)(de)(de)(de)細小量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點(dian)。這種工(gong)藝的(de)(de)(de)(de)關鍵之處在于(yu)(yu)巧妙地利用(yong)了量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點(dian)的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)限制效應：大(da)尺寸(cun)(cun)的(de)(de)(de)(de)半導(dao)體顆(ke)粒(li)(li)帶(dai)隙較(jiao)窄(zhai)，可以吸收(shou)長(chang)脈寬紅外激光，被加(jia)熱氣化，再重新凝聚成(cheng)很小的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點(dian)。而一(yi)旦變(bian)成(cheng)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點(dian)，由(you)于(yu)(yu)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)限制效應，其光學帶(dai)隙變(bian)寬，就變(bian)得對紅外激光透明，從而免于(yu)(yu)被激光加(jia)熱破壞(huai)。在這種作用(yong)下，大(da)顆(ke)粒(li)(li)的(de)(de)(de)(de)半導(dao)體不斷被加(jia)熱破壞(huai)，而粒(li)(li)徑均一(yi)的(de)(de)(de)(de)小尺寸(cun)(cun)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點(dian)不斷形(xing)成(cheng)，最(zui)終(zhong)溶(rong)液中只剩下單(dan)分(fen)散(san)(san)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點(dian)。由(you)于(yu)(yu)這種工(gong)藝本質上是一(yi)種物(wu)理(li)破碎，廣泛，甚至可以使(shi)用(yong)直接開采(cai)的(de)(de)(de)(de)礦石，因此綠色環保，整個過(guo)程幾(ji)(ji)乎不產生(sheng)任污染物(wu)。而激光法具有方便快(kuai)捷的(de)(de)(de)(de)特征，只需短(duan)短(duan)幾(ji)(ji)分(fen)鐘(zhong)就能(neng)夠(gou)獲得高(gao)質量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)單(dan)分(fen)散(san)(san)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)點(dian)。

　　預(yu)計未來這一(yi)清潔技術(shu)(shu)可以幫助獲(huo)得更加廉價的量(liang)子點(dian)，使其在疾(ji)病診斷、水污染檢測、光電轉(zhuan)換(huan)等領域發(fa)(fa)揮更加顯著的作用。該(gai)成果一(yi)經發(fa)(fa)表(biao)便引起了業(ye)界(jie)關注，據悉(xi)已有(you)單位(wei)與我校尋求合作，希望能將(jiang)該(gai)技術(shu)(shu)產業(ye)化。