量子點材料怎么做？你家糖醋排骨上就有！

中科院物理所新媒體中心

繼納米材料之后，量子材料在這些年火了起來。量子點是個什么呢？顧名思義，量子點，就是能展現(xiàn)出量子性質(zhì)的“點”。當然，這個“點”并不是真正的零維的點，而是這種材料的尺寸非常小的意思。量子點的尺寸通常在幾納米到幾十納米，這么小的尺寸足以讓量子點展現(xiàn)出諸如量子隧穿、庫倫阻塞等量子性質(zhì)。

實際上，量子點就是一團具有特定結(jié)構(gòu)的原子團簇，它們激發(fā)出來的激子量子態(tài)會在空間三個方向上都被束縛住（激子：電荷和空穴在庫侖作用下形成的束縛態(tài)）。這種束縛作用很像自然界中三維狀態(tài)下原子對電子的束縛作用，因此量子點也會被稱為人造原子。

量子點有啥用？這要從量子點的性質(zhì)開始說起。量子點的性質(zhì)介于半導體和離散的原子分子之間。在半導體中，電子吸收光子，從價帶躍遷至導帶，并在價帶中留下空穴，這一對電子和空穴會在庫侖作用束縛下形成激子。當組成激子的電子和空穴回到對應的基態(tài)時，激子的能量便會以光子的形式放出，便形成了熒光。

特別是在顯示器領域，量子點有著獨特的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)顯示器的不同在于，量子點顯示器使用的是藍色LED光源，前面已經(jīng)介紹了，不同大小的量子點可以產(chǎn)生不同顏色的光，藍色LED光經(jīng)過相應量子點之后，被分別轉(zhuǎn)化成紅光或者綠光，再加上空白像素直接顯示的藍光，便有了紅、綠、藍的RGB光，進而組合出所需要的各種顏色。早在2006年6月份，概念版的量子點顯示器便得到了提出，2013年更是有了真正的商用量子點顯示器，小伙伴們家里擺著的沒準兒就是量子點顯示器。

鋪墊了這么多，終于到了我們開頭講的問題：怎么制備量子點材料？我們一個一個來說。首先是化學溶液生長法，小編喜歡把這種方法叫做“大鍋燜煮法“，這種方法就是將原料按照一定比例放在化學溶液中，保持一定溫度加熱一段時間，便可以得到量子點，簡單安全又高效，并且通常對環(huán)境的破壞非常少，是很常見的一種制備方法。

外延生長法，又可分為分子束外延生長法以及化學氣相沉積法，其原理都是控制原料在特定襯底表面反應沉積，從而得到量子點。用這種方法制備得到的量子點可調(diào)控性比較高，特別是分子束外延生長，在超高真空環(huán)境中生長，得到產(chǎn)物的純度會很高；缺點就是制備成本比較昂貴，釋放的氣體可能會污染環(huán)境。除了量子點之外，改變生長溫度、時間等參數(shù)，可以讓產(chǎn)物在襯底上進一步生長，從而得到一維納米管材料或者二維薄膜材料。

電化學法，以特定原料作為電極，并通過特定電解液形成電路，通過施加一定的交變電壓便可以將量子點從原料電極上剝離下來。這種方法產(chǎn)率高，環(huán)境破壞小，缺點就是適用制備的量子點種類有限。

除了這三種方法，還有其他很多制備量子點的方法，如電弧放電法、激光銷蝕法、燃燒法、等離子體合成法等等，不同方法互有優(yōu)劣，適用制備的量子點種類不同，不同方法制備得到的同種量子點性質(zhì)也會有所區(qū)別。

小伙伴們平時吃剩的糖醋排骨不要扔，拿出來放在紫外燈光下照一照，如果看到了熒光點，那就是碳量子點。量子點材料聽起來這么高端，做個飯居然就能做出來。這下子不得不多吃幾次糖醋排骨了呢。