量子點：繪制絢麗納米世界

瑞典皇家科學院10月4日宣布，將2023年諾貝爾化學獎授予美國麻省理工學院教授蒙吉·巴文迪、美國哥倫比亞大學教授路易斯·布魯斯和美國納米晶體科技公司科學家阿列克謝·葉基莫夫，以表彰他們在發(fā)現(xiàn)和合成量子點方面所作出的貢獻。他們的研究成果為納米技術(shù)“播下了重要的種子”。

一般而言，元素的性質(zhì)取決于它有多少電子。然而，當半導體收縮到納米尺寸時，會出現(xiàn)一個奇特的現(xiàn)象：尺寸越小，能帶寬度變大，出現(xiàn)“藍移”，即發(fā)光越來越藍；尺寸越大，能帶寬度變小，出現(xiàn)“紅移”，即發(fā)光越來越紅。這種奇特現(xiàn)象也被稱為“量子尺寸效應(yīng)”。

量子點是一種半導體納米顆粒，其尺寸非常小，從幾納米到十幾納米，硒化鎘、磷化銦等是常見的量子點材料。由于量子尺寸效應(yīng)，不同尺寸的硒化鎘納米顆粒，光的顏色會不一樣。

量子點最突出的應(yīng)用就是新一代顯示屏——QLED，Q是量子點首字母縮寫?！坝捎诓煌叽绱笮〗M成的量子點受激發(fā)后會呈現(xiàn)出不同的顏色，能覆蓋可見光區(qū)域，因此可作為新一代顯示發(fā)光材料?！鄙虾＠砉ご髮W材料與化學學院鉍科學研究中心副教授李鈺皓解釋，如此呈現(xiàn)出來的色彩更純、更豐富，因此視覺感受更接近人眼看到的，屏幕畫質(zhì)變得“更好看、更養(yǎng)眼”。

除了量子點電視，它還有什么應(yīng)用前景？

太陽能電池中使用量子點材料，可以提高光電轉(zhuǎn)換效率。上海理工大學材料與化學學院特聘教授廉孜超介紹，現(xiàn)在的太陽能電池大多使用的是單晶硅材料，量子點比硅吸收太陽光的范圍更廣，而且對光的吸收能力強，再加上在溶液中合成和后續(xù)處理量子點比較簡易方便，因此量子點在太陽能電池中將有很大的應(yīng)用潛力。

李鈺皓教授介紹，由于量子點的發(fā)光譜峰更窄，不易發(fā)生串色現(xiàn)象，能同時對細胞內(nèi)多種特定物質(zhì)進行持續(xù)追蹤，可應(yīng)用在腫瘤標志物的分析檢測、熒光手術(shù)導航中。目前這一技術(shù)在我國已進行小范圍的臨床使用。

量子點在催化領(lǐng)域也能施展拳腳。比如通過光催化來分解水，產(chǎn)生氫氣；通過光催化，把二氧化碳轉(zhuǎn)化成一氧化碳、甲烷，量子點在再利用二氧化碳方面有很多優(yōu)勢。

量子點在量子計算機方面也能應(yīng)用，如用電場約束法來合成量子點，可調(diào)控其量子特性用于制造量子計算機。

（據(jù)新華社訊）