作者:大卫·L
麻省理工学院钱德勒 麻省理工学院的化学家们想出了一种方法来控制量子点不必要的闪烁，这里描述为黄色球体，而不需要对配方或制造过程进行任何修改
荣誉:焦健·史、、亨德里克·乌特扎特、基思·纳尔逊、穆恩吉·巴文迪等
铝 量子点发现于20世纪90年代，有着广泛的应用，也许最出名的是在一些高端电视中产生鲜艳的颜色
但是对于一些潜在的用途，例如追踪药物与活细胞相互作用的生化途径，进展受到一个看似不可控的特征的阻碍:以随机间隔眨眼的趋势
这些点在一起使用时并不重要，就像在电视屏幕上一样，但对于精密应用来说，这可能是一个很大的缺点
现在，麻省理工学院的一组化学家想出了一种方法来控制这种不必要的闪烁，而不需要对配方或制造过程进行任何修改
通过发射一束中红外激光一瞬间——几万亿分之一秒——量子点的闪烁被消除了相当长的一段时间，比激光脉冲长数百亿倍
麻省理工学院的博士生·史、、亨德里克·乌特扎特、化学教授基思·尼尔森和穆恩吉·巴文迪以及另外五位教授在《自然·纳米技术》杂志上发表的一篇论文中描述了这项新技术
量子点是由半导体材料制成的微小粒子，直径只有几纳米，其电子能级之间有一个“带隙”
当这种材料从照射在它们身上的光线中获得能量时，电子可以跳到更高的能带；当它们回复到以前的水平时，能量以光子的形式释放出来，光子是一种光粒子
这种光的频率决定了它的颜色，可以通过选择点的形状和尺寸来精确调节
除了显示屏，量子点还有潜力用作太阳能电池、晶体管、激光器和量子信息设备
这种眨眼现象最早出现在20世纪90年代，也就是量子点首次被制造出来后不久
“从那时起，”巴文迪说，“我会做(关于量子点的)演讲，人们会说，‘让这个消失吧！’因此，人们花了很大的力气试图通过设计点和它的环境之间的界面，或者通过添加其他分子来消除它
但是这些东西没有一个真正有效或者非常容易复制
" “我们知道，对于一些量子信息应用，我们想要一个完美的单光子发射源，”孙解释说
但是对于目前可用的量子点，否则可能非常适合这种应用，“它们将随机地打开和关闭，这实际上对于任何利用量子点的光致发光的应用都是有害的
" 但是现在，她说，多亏了团队的研究，“我们使用这些超快的中红外脉冲，量子点可以保持‘开’的状态
这可能对应用非常有用，比如在量子信息科学中，你真的需要一个没有任何间歇的明亮的单光子源
" 史说，同样，对于生物医学研究应用来说，消除眨眼是必不可少的
“有许多生物过程真的需要稳定的光致发光标签来可视化，比如跟踪应用
例如，当我们服用药物时，你想想象这些药物分子是如何在细胞内被内化的，以及它们最终在亚细胞器中的位置
“这可能会导致更有效的药物发现过程，”他说，“但是如果量子点开始大量闪烁，你基本上就失去了对分子位置的跟踪
" 哈斯拉姆和杜威化学教授纳尔逊解释说，闪烁现象的原因可能与额外的电荷有关，例如附着在量子点外部的额外电子，改变了表面性质，从而有其他替代途径释放额外的能量，而不是发光
“在真实的环境中会发生各种各样的事情，”尼尔森说，“以至于量子点表面的某个地方可能有一个电子附着在上面。”
“量子点不再是电中性的，而是现在有了净电荷，虽然它仍然可以通过发射光子回到基态，”不幸的是，额外的电荷也为电子的激发态打开了一大堆额外的路径，在不发射光子的情况下回到基态，“例如通过释放热量”
但是当用中红外光脉冲照射时，额外的电荷往往会脱离表面，使量子点产生稳定的发射并停止闪烁
乌特扎特说，事实证明，这是“一个非常普遍的过程”，可能有助于处理其他一些设备中的异常间歇性，比如钻石中所谓的氮空位中心，这种中心正被用于超高分辨率显微术，并被用作光量子技术中的单光子源
“尽管我们只展示了一种重要材料量子点，但我相信我们可以将这种方法应用于其他发射器，”他说
“我认为使用这种中红外光的基本效果适用于各种不同的材料
" Nelson说，这种影响也可能不仅限于中红外脉冲，目前中红外脉冲依赖于庞大而昂贵的实验室激光设备，还没有准备好用于商业应用
他说，同样的原理也可以扩展到太赫兹频率，这个领域在他的实验室和其他实验室一直在开发，原则上可以导致更小、更便宜的设备
研究团队还包括阿尔达万·法拉瓦什、弗兰克·高、张竹泉、乌卢格贝克·巴罗托夫和亚当·威拉德，他们都在麻省理工学院
这项工作得到了美国政府的支持
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陆军研究实验室和美国
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美国陆军纳米技术研究所陆军研究室
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能源部和三星全球拓展计划
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