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量子点的开展进程

来源:http://www.360yptsh.com 编辑:www.ag88.com 时间:2018/10/15

  量子点的开展进程

  

量子点(Quantum Dots)是指空间三个维度上存在量子限域效应的半导体纳米晶资料,又被称作“人工原子”。量子点资料的粒径一般介于1-10nm,因为电子和空穴被量子限域,接连的能带结构变成分立能级结构,由此带来了发光光谱窄(20-30nm),色度纯高,色域广等优势。

  

在当今纳米研讨范畴,量子点算是明星资料之一。量子点技能的来源要追溯到上世纪70年代中期,开端它是为了处理全球能源危机而开展起来的。现在,量子点的开展首要分为以下四个阶段:

  

第一阶段:

  

1983年,Bell实验室的Brus初次报导了CdS纳米晶具有尺度效应等相关的性质,拉开了量子点研讨的前奏[1]。

  

1993年,MIT的Bawendi教授和其学生Murray、Norris在JACS上宣布了制备高质量CdE(E=Se、Te、S)的组成办法[2],关于均一描摹量子点制备进行了探求。这一阶段的量子点纳米晶都是经过共沉淀法制备得来的。这种纳米晶因为尺度散布不均匀,且外表缺点较多,难以得到实践的使用。

  

第二阶段:

  

1994年,Alivisatos教授在Nature上宣布了使用CdSe量子点构建发光二极管(LED)的文章[3],敞开了量子点在光电变换范畴使用的暗码。

  

1998年,Alivisatos教授[4]和聂书明[5]教授各自一起在Science上撰文,将水溶性的量子点使用于生物医学范畴,证明量子点在这一范畴大有可为。Science杂志把这两篇文章放在同一期中一前一后宣布,这就是量子点研讨范畴闻名的“2013和2016”事情。

  

第三阶段:

  

2001年,彭笑刚教授完成了高质量量子点的简略、大规模的组成[6],将量子点带到了全世界的一般实验室中,让更多的研讨员进行研讨。为之后量子点的飞速开展奠定了根底。同年,聂书明教授和其学生韩明勇在Nature Biotechnology宣布了使用量子点进行多色符号和编码方面的作业,完成了一直以来使用荧光编码的愿望。

  

2002年,Alivisatos教授初次将量子点的使用拓宽至太阳能电池范畴。尽管根据量子点的太阳能电池还没有替代染料敏华太阳能电池,转化功率也不及染料。同年,德国的Weller课题组在JPCB上宣布了水相组成CdTe量子点的文章,进一步下降了量子点的组成要求,让CdTe量子点走进了亚洲(尤其是我国)的实验室中[7]。但只能用于高质量的CdTe的组成,且在晶体质量、发光强度、稳定性方面都逊于有机相中组成的量子点。

  

2003年,Larson等人在Science上报导了量子点的多光子发射性质,这样在荧光成像的时分能够彻底避开生物安排的布景荧光[8]。

  

2004年,聂书明和高小虎在Nature Biotechnology上报导量子点在活体肿瘤成像方面的使用[9]。同年,Bhatia在Nano Letter上报导了量子点的生物毒性[10]。这篇文章不光给对量子点疯狂的人们敲了一个警钟,一起敞开了别的一个研讨热门:纳米资料的生物毒性;也是标志着量子点的研讨趋于理性:看到其优势的一起,也考虑到其生物兼容性等。

  

2004年开端,多位科学家报导了CuInS、InP/ZnSe、 MnSe/ZnSe、Si、C等无重金属离子量子点的研讨。

  

第四阶段:

  

2005年,Michalet[11]和 Medintz、Mattoussi[12]别离总述了量子点在生物传感、符号和成像范畴的使用。

  

2012年,新加坡南洋理工大学Luminous!实验室研发了CdS纳米晶体的白光QD-LED,制备了掩盖一切可见光波段规模的InP/ZnS无镉量子点[13]。

  

综上所述,未来更绿色、更低毒、兼容性更强、发光功率更高的量子点资料将成为量子点研讨的首要方向。改动量子点资料的颗粒尺度即可完成整个可见光谱区的掩盖,将不同尺度的量子点依照必定份额混合,即可完成类似于太阳光的天然光色,得到较高的显色指数。量子点资料在进步颜色饱和度与显色指数的一起,还能下降显现与照明的功耗,必将成为下一代显现与照明用中心要害光转化资料。(作者:张敏)

  

参考文献:

  

[1]R.Rossetti,S.Nakahaha,L.E.Brus.Quantum size effects in the redoxPotentials,

  

resonance Raman spectra,and electronic spectra of CdS crystallites in aqueous solution[J].The Journal of Chemical Physics,1983,79:1086.

  

[2]C.B.Murray,D.J.Norris,M.G.Bawendi.Synthesis and Characterization of Nearly Monodisperse CdE(E=S,Se,Te) Semiconductor Nanocrystallites[J].J.Am.Chem.Soc.

  

1993,115,8706-8715.

  

[3]V.L.Colvin,M,C, Schlamp&A.p.ALivisatos. Light-emitting diodes made from cadmium selenide nanocrystals and a semiconducting polymer[J]. Letters to Nature,1994,Nature 370,354-357.

  

[4]MB Jr,APAlivisatos. Semiconductor Nanocrystals as Fluorescent Biological labels[J].Science, 1998,281 (5385) :2013

  

[5]Chan WC, Nie S. Quantum Dot Bioconjugates for Ultrasensitive NonisotopicDetection[J]. Science (New York, N.Y.) , 1998 , 281 (5385) :2016

  

[6]ZA Peng, X Peng. Formation of High-Quality CdTe, CdSe, and CdS Nanocrystals Using CdO as Precursor[J]. Journal of the American Chemical Society, 2001, 123 (1) :183-4.

  

[7]NikolaiGaponik,DmitriV.Talapin, HorstWeller, Thiol-Capping of CdTe

  

Nanocrystals:An Alternative to Organometallic Synthetic Routes[J].J.Phys.Chem.

  

B2002,106,7177-7185.

  

[8]Larson DR, Zipfel WR, Williams RM. Water-Soluble Quantum Dots for Multiphoton fluorescence imaging in vivo[J].Science. 2003 30;300(5624):1434-6.

  

[9]GaoX. H., CuiY. Y., Levenson R. M, et.al..In vivo cancer targeting and imaging with semiconductor quantum dots[J]. NatureBiotechnol., 2004, 22, 969-976.

  

[10]Derfus A. M., Chan W. C. W., Bhatia S. N. Probing the cytotoxicity of semiconductor quantum dots[J]. Nano Letter, 2004, 4, 11-18.

  

[11]Michalet X, Pinaud FF, BentolilaLA,et.al..Quantum Dots for Live Cells, in Vivo Imaging, and diagnostics[J].Science, 2005 Jan 28;307(5709):538-44.

  

[12]Medintz IL, Uyeda HT, Goldman ER,et.al.. Quantum dot bioconjugates for imaging, labeling and sensing[J].Nature Materials. 2005 Jun;4(6):435-46.

  

[13]X Yang, ST Tan, XW Sun,et.al..High-quality InP/ZnS nanocrystals with high photometric performance and their application to white quantum dot light-emitting diodes[J].Photonics Conference , 2012 , 98 (5) :758-759.

  

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