CINNO Research產業資訊，最近，Maksym Kovalenko領導的Empa和蘇黎世聯邦理工學院的研究人員，合作開發了一種能夠極大提高鈣鈦礦量子點發光亮度的方法，該方法未來可用于顯示器和量子技術。據介紹，該合作團隊創造了一種特殊的分子，能夠在量子點周圍形成一個保護層，正是這種保護層讓量子點材料的發光效率更高，除此以外，他們還利用量子力學效應來增加每秒產生的光子數量。最終，改進后的鈣鈦礦量子點材料可用于光子的生產、顯示器和有機化學中的光活化催化劑。這項研究成果，發表在了科學期刊《自然》上。

圖1. 研究成果示意

量子點材料發光亮度增強

Empa和蘇黎世聯邦理工學院的研究人員開發了一種能夠極大提高鈣鈦礦量子點材料發光亮度的方法，鈣鈦礦量子點是一種能夠發射特定顏色或單個光子的人造原子。這一研究成果對顯示器和量子技術的應用具有重要意義。據介紹，該團隊使用了化學方法和一種量子力學效應來提高這些量子點的發光亮度。

量子點和鈣鈦礦發光材料

眾所周知，量子點是由一些半導體材料制成的，尺寸只有幾納米。它們具有發出特定顏色甚至單個光子的能力，這對當前炙手可熱的量子技術發展至關重要。近年來，由鈣鈦礦發光材料制成的量子點，因其獨特的光學性質和成本效益而受到關注。鈣鈦礦是一種具有與礦物鈣鈦礦（鈦酸鈣）類似結構的材料，這些量子點在制成之前，需要與一些液體混合形成分散體。

改善量子點特性

蘇黎世聯邦理工學院和Empa的Maksym Kovalenko領導的這個研究小組，與烏克蘭和美國的同行合作，展示了如何進一步改善鈣鈦礦量子點性能的可能。他們使用化學方法進行表面處理和一種量子力學效應，這在鈣鈦礦量子點研究中是前所未有的。研究人員最近在科學期刊《自然》上發表了兩篇相關論文。

磷脂保護涂層

為了防止量子點“閃爍”或不連續發光，研究人員專門開發了一種被稱為磷脂的特制分子。這些磷脂能夠在鈣鈦礦納米晶體周圍形成保護層，以確保被保護的量子點能夠更連續地發射光子。這種磷脂分子突出在外部的非極性部分，使被保護的量子點獲得在有機溶劑等非水溶液中形成分散體的可能。

圖2. ETH研究人員所設計磷脂分子在鈣鈦礦納米晶體周圍形成了一層保護層，使其能夠分散在非水有機溶液中，它們能夠確保量子點更連續地發射光子。（圖片：Kovalenko實驗室）

量子力學效應與超輻射

研究人員通過實驗證明，相干耦合效應也適用于鈣鈦礦量子點材料。通過量子力學效應，激子偶極子可以遍布量子點的整個體積，從而產生自己的幾個副本。這些拷貝可以帶來一種被稱為超輻射的效應，通過這種效應，激子可以更快地重組進而發出特定顏色的光。因此，量子點就可以更快地吸收新的激子，因此每秒可以發出更多的光子，使其看起來更加明亮。