Forskerhold udvikler selvhelbredende kvanteemitter med hidtil uset lysstyrke

Perovskite kvanteprikker er de stigende stjerner af kvanteemittere, men deres iboende ustabilitet har hæmmet deres udvikling. Professor Hao-Wu Lin fra Institut for Materialevidenskab og Teknik, Lektor Chih-Sung Chuu fra Institut for Fysik, og professor Richard Schaller fra Institut for Kemi ved Northwestern University i USA har i fællesskab udviklet en perovskit kvanteemitter med høj stabilitet og selvhelbredende evne af en selvudviklet, enkel, og økonomisk procedure - spray-syntesemetode. Den hidtil usete enkelt-foton lysstyrke af disse kvanteprikker bryder verdensrekorden, hvilket gør dem til de lyseste kvanteemittermaterialer ved stuetemperatur og udgør et stort gennembrud inden for både kvantekommunikation og kvanteberegning.

Lin sagde, at i modsætning til andre kvanteemittere, perovskit kvanteprikker kan realisere enkeltfotonemission ved stuetemperatur og har fremragende optiske egenskaber, såsom højt kvanteudbytte og høj farverenhed, hvilket gør dem ideelle til skærme og højhastighedscomputere og kommunikation. I de seneste år, perovskit kvanteprikker har tiltrukket sig stor opmærksomhed blandt det internationale materialesamfund. Imidlertid, deres udvikling er blevet hæmmet af deres korte levetid, som kun kan overleve under excitation i et par minutter.

Den traditionelle metode til fremstilling af perovskite kvanteprikker er direkte at injicere og blande to forskellige opløsninger. Derimod Lins forskerhold har udviklet en spray-syntesemetode, som i høj grad øger kontaktfladen af ​​to forskellige løsninger, gør det muligt at dyrke et ensartet beskyttende organisk lag på overfladen af ​​kvanteprikkerne. Følgelig, perovskit-kvanteprikkerne bevarer deres lysstyrke selv efter 24 timers intensiv kontinuerlig excitation, hvilket indikerer, at de overvinder den dårlige stabilitet af perovskit kvanteprikker.

Overraskende nok, perovskit-kvanteprikkerne fremstillet på denne måde har også en unik selvhelbredende evne. Selvom kvanteprikkerne er beskadigede og henfalder af ekstrem højintensitets excitation, de henter deres oprindelige lysstyrke efter at have "hvilet" i blot et par minutter. Holdets forskning er blevet offentliggjort i ACS Nano , og er også blevet valgt som forside på det kommende nummer.

Lin sammenligner forskere med kokke, og korrelerer forberedelse af kvanteprikker med fremstilling af dumplings. Nogle har prøvet at bruge forskellige materialer, andre har prøvet at bruge tykkere indpakninger, og atter andre har prøvet at fordoble indpakningerne, men han tog en anden tilgang:Han blev simpelthen ved med at forfine den metode, der blev brugt til at pakke dumplings ind.

Den første forfatter til journaloplægget er NTHU ph.d.-studerende Bo-Wei Hsu. Minde om det øjeblik, hvor han første gang var vidne til kvanteprikkernes selvhelbredende evne, han sagde, "Efter en periode med stærk ophidselse, kvanteprikkerne blev gradvist dæmpede, men efter kort tid, de genfandt deres oprindelige lysstyrke, og jeg kunne næsten ikke tro mine øjne!" Hsu udførte eksperimenterne gentagne gange og bekræftede til sidst, at kvanteprikkerne faktisk besidder denne selvhelbredende evne.

Lin påpegede, at en perovskit kvanteemitter fremstillet ved denne spraysyntesemetode kun kræver omkring 1 % af den excitationsintensitet, der er nødvendig for andre kvanteemittere, og dens enkelt-foton lysstyrke er så høj som 9 millioner fotoner i sekundet, hvilket er ny verdensrekord. Ud over, dens enkelt-foton renhed er ret høj som 98%.