[科普中国]-超小型量子点

超小型量子点是指超小尺寸的量子点，大约为几纳米。量子点最广泛的定义就是零维量子系统，即在所有三个空间维度上都受到限制的系统。随着量子点背光的迅猛发展，将由大尺寸迅速扩展到中小尺寸。

超小量子点简介量子点最广泛的定义就是零维量子系统，即在所有三个空间维度上都受到限制的系统。这个限制导致最直接以及最重要的结果就是分立的能级， 即量子点中电子的能量是量子化的。

因为在空间三个方向都受到限制，所以量子点最大的特点便是"小"。常见的量子点比如：纳米晶体、原子簇、分子（如C60）以及一些纳米半导体器件。超小型量子点指超小尺寸的量子点，大约为几纳米。

量子点技术逐渐向小尺寸发展近年来，量子点作为可解决液晶显示器色彩表现性课题的技术备受关注，并引起企业对量子点显示技术的争夺战。量子点技术分为光致发光和电致发光两种技术，光致发光技术就是量子点背光技术和电致发光技术就是主动式量子点发光技术。

量子点背光技术是以量子点材料代替传统LED背光中的荧光粉发光层，制成带有量子膜的LED背光源，在不增加CF膜厚的情况下，其显示色彩较传统LED背光电视可提升30%以上。

将量子点背光技术应用到液晶面板中的方式大致有以下三种：第一种就是直接以量子点材料取代黄色荧光粉，直接和蓝光LED封装在一起(On－Chip) ，如图a；第二种就是将两种量子点材料装入已经真空处理的玻璃管内，将玻璃管配置在导光板边缘(On－Edge) ，如图b；第三种就是将两种量子点材料做成膜片，取代液晶面板里的扩散膜，放置在导光板上( On－Surface) ，如图c；综合考虑色转换效率、光提取效率、波长利用效率这三种性能指标，On-Surface方式效果最佳，但其缺点是成本较高。

随着量子点背光的迅猛发展，将由大尺寸迅速扩展到中小尺寸，以LED白光的背光模组企业将受到极大挑战。1

研究进展中科院深圳先进技术研究院研究员喻学锋课题组与香港城市大学教授朱剑豪、深圳大学教授张晗合作，成功研发出新型的超小黑磷量子点，并应用于肿瘤的光热治疗。相关研究近日被《德国应用化学》以封面报道形式发表。

黑磷是白磷经高温高压后得到的黑色惰性同素异形体，它有着类似但不同于石墨烯片层装结构的波形层状结构，并且具备石墨烯所没有的半导体间隙。更重要的是它的半导体带隙是直接带隙，即电子导电能带（导带）底部和非导电能带（价带）顶部在同一位置。这意味着黑磷和光可以直接耦合。

课题组巧妙采用联合探头超声和水浴超声的液态剥离方法，可控制备二维层状黑磷量子点，得到横向尺寸约为2.6 纳米的单原子层厚度黑磷量子点。通过检测这种超小的黑磷量子点的光学属性和对不同细胞系生存率的影响，发现其展示了优异的近红外光学性能，在808 纳米的光热转换效率达到28.4%，在近红外激光的照射下能够显著杀死肿瘤细胞，并且在多种细胞系中均展现出良好的生物相容性。

据介绍，二维层状结构的超小黑磷量子点作为另一种形式的二维材料展现了独特的光学属性，同时因为磷是生物体内必需的元素，使其在生物医学领域的应用具有无可比拟的优势，因此黑磷量子点作为高效光热制剂用于癌症治疗拥有巨大的潜力。2

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学