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納米級半導體在天大材料學院成功問世 |
來源:中國粉體技術網 更新時間:2013-08-28 14:45:08 瀏覽次數: |
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最近,《Nature Communications》(《自然通信》)雜志上發表了一篇具有突破性的文章,稱天津大學材料學院量子點材料與器件研究組首次用物理方法合成了單分散量子點,比化學方法更有效。戲劇性的是,這一世界首創的工藝還得感謝四年前的一個疏忽。
4年前,論文通訊作者杜希文教授實驗室的一名學生在做用激光將金屬靶打碎成金屬粒的實驗。該實驗一般只需用激光照射金屬靶3分鐘左右,但那位學生中途離開了,于是放任激光照射金屬靶達4個多小時。結果金屬靶被打成了幾納米的金屬粒子,這樣的結果似乎更加理想。課題組由此受到啟發,開始探索如何利用激光把半導體材料 “打成”納米大小的均勻顆粒。歷時4年,他們最終在這一領域探索出了合成單分散量子點的物理方法。
杜希文說,過去一直通過濕化學方法,利用集中化學物品之間的反應來制得量子點材料。這種方法耗時長,少則幾個小時多則幾天,而且還會產生大量的污染物,對環境造成負擔。相比濕化學方法,天大材料學院的這種新方法耗時短得多,一次僅需20多分鐘;而且獲得的量子點大小更均勻;表面沒有化學藥物,非常潔凈。并且利用激光這把“錘子”,科學家們可以根據實際需要“變化”力度,精確控制半導體材料的具體尺寸。
杜希文說,預計未來這一工藝有助于獲得更加廉價的量子點,使其在疾病診斷、水污染檢測、光電轉換等領域發揮更加顯著的作用。因為當半導體材料直徑在幾納米大小時,可表現出許多獨特的物理性質。例如大家熟知的硅,正常體積下將太陽能轉換電能的最高效率為33%,但是當硅的體積為4納米左右時,效率可以提高到66%。有的材料還能發出特別的光,如果在腫瘤的抗體藥物上攜帶納米級別的發光材料,可以非常準確地標記出腫瘤的位置,為醫生判斷病情、尋找病灶提供幫助。正是因為這些量子點(又稱為半導體納米晶)具備這樣神奇的能力,因此目前是各國科研人員研發的熱點。
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