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新型纳米晶体问世克服“闪烁”怪现象

发布时间:2018-08-12 16:08热度()我要投稿
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导读:有潜力制造更便宜的激光器和LED超过十年来,科学家一直想克服个别分子发光时会“闪烁”(blinking)的怪现象,以制作

有潜力制造更便宜的激光器和LED

  超过十年来,科学家一直想克服个别分子发光时会“闪烁”(blinking)的怪现象,以制作出连续光源。最近,罗却斯特(Rochester)大学的科学家终于找到此现象背后的基本物理,并与伊士曼柯达(Eastman Kodak)公司的研究人员连手创造出一种能持续发光的纳米晶体。这些发现让更便宜与更多用途的激光器、更明亮的LED照明以及追踪药物与细胞作用的生物标记不再是梦想。

  许多分子及纳米微晶都能吸收或发射光子,但有时它们吸收光子的能量会转换成热而不是以光子形态辐射离开。这些“黑暗”期与正常辐射的发光时期随机交替出现,使分子或微晶看起来像在闪烁。罗大的化学教授Todd Krauss与柯达、海军研究实验室及康乃尔大学的研究人员一同合作,希望找到新的、不闪烁的纳米晶体。

 


新型无闪烁纳米晶体
 

  Krauss等人的目的是寻找类似有机发光二极管(OLED)的新型低成本照明材料,但又没有这类二极管寿命过短与制造不易的困扰。他们合成了各种组成的纳米结微晶,结果发现其中一种并没有预期的闪烁现象,而且经过4小时的监测,这种新纳米晶体完全没有闪烁,相比之下,闪烁通常会在几毫秒到几分钟间歇发生。

  在经过长期的研究后,研究人员推断闪烁之所以不会发生是因为这种纳米晶体不寻常的结构。一般的纳米晶体中央是半导体核心,外面包覆另一种半导体外壳,核与壳之间有截然分明的边界。在这种新纳米晶体中,从核心的镉与硒到外壳的锌与硒却是呈连续的梯度变化。此梯度抑制了妨碍光子辐射的过程,因此微晶能持续稳定地发射光子。

  Krauss相信这种不闪烁的纳米晶体,将使激光器与照明光源的制作变得更便宜也更容易。目前,不同颜色的激光必须以不同的材料与制程产生,有了这种新纳米晶体,单一制程就可以创造出任何颜色的激光。要改变光的颜色,工程师只需要改变纳米晶体的大小即可。同理,在平面上“涂刷”不同大小的纳米结微晶,就能创造出如纸一样薄的显示器,或是以任何想要的颜色照亮房间的墙面。详见2009.05 Nature在线版。

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