超小型量子點

超小型量子點是指超小尺寸的量子點，大約為幾納米。量子點最廣泛的定義就是零維量子系統，即在所有三個空間維度上都受到限制的系統。隨著量子點背光的迅猛發展，將由大尺寸迅速擴展到中小尺寸。

基本介紹

• 中文名：超小型量子點
• 外文名：Ultra small quantum dots 
• 一級學科：工程技術
• 二級學科：自旋電子學
• 特點：超小尺寸
• 量子點：零維量子系統

超小量子點簡介

量子點最廣泛的定義就是零維量子系統，即在所有三個空間維度上都受到限制的系統。這個限制導致最直接以及最重要的結果就是分立的能級， 即量子點中電子的能量是量子化的。

因為在空間三個方向都受到限制，所以量子點最大的特點便是"小"。常見的量子點比如：納米晶體、原子簇、分子（如C60）以及一些納米半導體器件。超小型量子點指超小尺寸的量子點，大約為幾納米。

量子點技術逐漸向小尺寸發展

近年來，量子點作為可解決液晶顯示器色彩表現性課題的技術備受關注，並引起企業對量子點顯示技術的爭奪戰。量子點技術分為光致發光和電致發光兩種技術，光致發光技術就是量子點背光技術和電致發光技術就是主動式量子點發光技術。

量子點背光技術是以量子點材料代替傳統LED背光中的螢光粉發光層，製成帶有量子膜的LED背光源，在不增加CF膜厚的情況下，其顯示色彩較傳統LED背光電視可提升30%以上。

將量子點背光技術套用到液晶面板中的方式大致有以下三種：第一種就是直接以量子點材料取代黃色螢光粉，直接和藍光LED封裝在一起(On－Chip) ，如圖a；第二種就是將兩種量子點材料裝入已經真空處理的玻璃管內，將玻璃管配置在導光板邊緣(On－Edge) ，如圖b；第三種就是將兩種量子點材料做成膜片，取代液晶面板里的擴散膜，放置在導光板上( On－Surface) ，如圖c；綜合考慮色轉換效率、光提取效率、波長利用效率這三種性能指標，On-Surface方式效果最佳，但其缺點是成本較高。

三種方案

隨著量子點背光的迅猛發展，將由大尺寸迅速擴展到中小尺寸，以LED白光的背光模組企業將受到極大挑戰。

研究進展

中科院深圳先進技術研究院研究員喻學鋒課題組與香港城市大學教授朱劍豪、深圳大學教授張晗合作，成功研發出新型的超小黑磷量子點，並套用於腫瘤的光熱治療。相關研究近日被《德國套用化學》以封面報導形式發表。

黑磷是白磷經高溫高壓後得到的黑色惰性同素異形體，它有著類似但不同於石墨烯片層裝結構的波形層狀結構，並且具備石墨烯所沒有的半導體間隙。更重要的是它的半導體帶隙是直接帶隙，即電子導電能帶（導帶）底部和非導電能帶（價帶）頂部在同一位置。這意味著黑磷和光可以直接耦合。

課題組巧妙採用聯合探頭超聲和水浴超聲的液態剝離方法，可控制備二維層狀黑磷量子點，得到橫向尺寸約為2.6 納米的單原子層厚度黑磷量子點。通過檢測這種超小的黑磷量子點的光學屬性和對不同細胞系生存率的影響，發現其展示了優異的近紅外光學性能，在808 納米的光熱轉換效率達到28.4%，在近紅外雷射的照射下能夠顯著殺死腫瘤細胞，並且在多種細胞系中均展現出良好的生物相容性。

據介紹，二維層狀結構的超小黑磷量子點作為另一種形式的二維材料展現了獨特的光學屬性，同時因為磷是生物體內必需的元素，使其在生物醫學領域的套用具有無可比擬的優勢，因此黑磷量子點作為高效光熱製劑用於癌症治療擁有巨大的潛力。