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化学家们回到未来来解开量子点之谜
30多年来,研究人员一直致力于创造量子点 - 微小的晶体纳米级半导体,具有卓越的光学和电子特性。
例如,他们将它们用于改进电视机,以大大提高色彩。正在寻求许多其他应用,包括集成电路,太阳能电池,计算,医学成像和喷墨打印等。
但量子点合成主要是通过反复试验发生的,因为很少有人了解制造量子点的化学物质 - 一些高毒性 - 实际上是如何相互作用形成所得到的纳米粒子。
这可能即将改变。 在自然通讯的一篇论文中 ,罗切斯特大学化学系教授兼主席Todd Krauss和 主要作者,博士生Leah Frenette描述了形成广泛使用的量子点类的基本机制。使用镉和硒化合物作为其分子前体。
具有讽刺意味的是,研究小组发现,在此过程中的某个阶段,现在使用的更安全,更易控制的化合物会分解成30年前用于初始量子点生产的高毒性化合物。
克劳斯说:“我们的发现基本上已经'回到了'未来'。” “利亚发现的是,在量子点合成反应过程中,目前使用的化合物会分解成我们几十年来一直试图避免的化学物质,然后反应形成量子点。”
克劳斯说,调查结果构成了一个“基本的发现”,可能是:
导致镉/硒量子点生产中的大量猜测消除,导致不一致和不可再现性,阻碍了工业应用。
警告研究人员和致力于大规模量子点合成的公司认为,高毒性的硒化氢和镉烷基络合物(可以说是世界上最危险的化学品)仍然“潜伏”作为合成过程的一部分。
帮助解释在高温下广泛的量子点反应中使用的膦的化学行为。
量子点具有介于体半导体和单分子之间的特性,是特别有趣的材料,因为它们具有高度“可调谐”的特性。例如,较大的量子点发射较长的波长,产生红色和橙色。较小的点发出较短的波长,导致蓝色和绿色,尽管具体的颜色和大小取决于量子点的确切组成。
“改变温度,改变前体浓度,改变烧瓶体积,更换溶剂,最终找到能够为你提供高质量颗粒(点)的正确组合因素,”Krauss说。
他将现有的合成方法比作音响系统,调整音响系统的高音和低音旋钮,而不需要对正弦波有深入的了解。
“有用。但是在某些时候我们觉得你必须弄清楚这些点是如何制作出来的,这将导致未来的突破,使它们明显更好,“Krauss说。