作者：Sophie

編輯：Joanna

 

對于太陽能轉(zhuǎn)換器件和生物成像應(yīng)用程序來說，使用發(fā)射近紅外光、具有顯著斯托克斯位移且再吸收損失小的材料非常重要。近期新加坡國立大學(xué)化學(xué)系便合成了這樣一種新型材料——四元混合巨殼型量子點（InAs−In(Zn)P−ZnSe−ZnS）。這種新型量子點可以實現(xiàn)顯著斯托克斯位移，且光致發(fā)光量子效率可達(dá)25%，非常適合應(yīng)用于太陽能及生物領(lǐng)域。

Tips: 斯托克斯位移是指熒光光譜較相應(yīng)的吸收光譜紅移（斯托克斯位移=發(fā)射波長-吸收波長）。斯托克斯位移越大，熒光太陽能光電轉(zhuǎn)換效率越高。

圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

 

 

 

 

 單鍋連續(xù)注射&結(jié)構(gòu)比例控制

合成新型量子點的關(guān)鍵

 

新加坡國立大學(xué)使用單鍋連續(xù)注射的方法來合成該量子點。

 

四元混合巨殼型量子點結(jié)構(gòu)

 

主要成分由內(nèi)到外比例為1: 50: 37.5: 37.5

 

 

合成過程分為4步，由內(nèi)向外，依次為：

 

1. 合成該量子點InAs內(nèi)核

2. 向InAs核反應(yīng)容器中注射As前驅(qū)體溶液、醋酸鋅和磷酸氫，完成第2層In(Zn)P殼層的合成

3. 向反應(yīng)體系注射Se前驅(qū)體溶液合成第3層ZnSe殼層

4. 注射S前驅(qū)體溶液和醋酸鋅完成ZnS殼層的合成

 

四元混合巨殼型量子點合成過程圖示

 

合成過程中，研究人員會定時從反應(yīng)容器中取出小部分溶液測量其紫外可見吸光度和光致發(fā)光特性來跟蹤反應(yīng)進(jìn)程，并調(diào)整量子點間的結(jié)構(gòu)比例。他們利用HORIBA高能量窄脈寬 Nanoled-440L皮秒脈沖激光光源對樣品進(jìn)行激發(fā)，在FluoroLog-3 熒光光譜儀上測試熒光壽命。在新的熒光光譜技術(shù)中，F(xiàn)luoroLog-3 系列熒光光譜儀配置CCD檢測器新技術(shù)，實現(xiàn)快速動態(tài)熒光光譜檢測，實現(xiàn)實時反應(yīng)發(fā)光測試，分子相互作用的動態(tài)檢測。

 

 

 

 

新型量子點材料

助力太陽能及生物應(yīng)用用領(lǐng)域

 

終合成的巨殼量子點，In(Zn)P殼層能夠吸收400-780 nm的可見光，并將吸收后的能量傳遞到InAs內(nèi)核，使其在873nm處發(fā)射，進(jìn)而實現(xiàn)顯著的斯托克斯位移和很小的吸收-發(fā)射光譜重疊；經(jīng)統(tǒng)計計算，該量子點光致發(fā)光量子效率可達(dá)25%，這對于近紅外發(fā)射器來說相當(dāng)可觀，且它在873nm的發(fā)射光與硅太陽能電池的光敏響應(yīng)區(qū)匹配良好。并且這一新型量子點為可調(diào)色發(fā)光，不含有害金屬。

 

種種優(yōu)點使得該量子點不僅非常適合應(yīng)用于熒光太陽能領(lǐng)域用以提高光電轉(zhuǎn)換效率；且在生物領(lǐng)域，該量子點也可作為熒光材料用于生物成像，給疾病的診斷和治療帶來巨大進(jìn)步。

 

該工作以“Large-Stokes-Shifted Infrared-Emitting InAs−In(Zn)P−ZnSe−ZnS Giant-Shell Quantum Dots by One-Pot Continuous-InjectionSynthesis”為題，發(fā)表于《Chemistry of Materials》。

 

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Tips: 斯托克斯位移是指熒光光譜較相應(yīng)的吸收光譜紅移（斯托克斯位移=發(fā)射波長-吸收波長）。斯托克斯位移越大，熒光太陽能光電轉(zhuǎn)換效率越高。

 

Tips: 斯托克斯位移是指熒光光譜較相應(yīng)的吸收光譜紅移（斯托克斯位移=發(fā)射波長-吸收波長）。斯托克斯位移越大，熒光太陽能光電轉(zhuǎn)換效率越高。