Only Perception: 科學家解決量子點「閃爍」的問題

2008-01-25

科學家解決量子點「閃爍」的問題

Scientists Solve Problem of Quantum Dot 'Blinking'
http://www.physorg.com/news120333121.html

January 23, 2008

量子點（Quantum dots）-- 微小、強烈、可調的彩色光源 -- 是生醫研究、密碼學與其他領域當中的照明新良機。不過這些半導體奈米結晶也有醫個祕密的問題，某種神經抽搐。它們神祕地像聖誕樹上的燈泡那樣，會一亮一暗地「閃爍」，這會減少它們的效用。

JILA 的科學家發現一種可能的方式來解決這種閃爍問題，而且能誘使量子點更快且更一貫地發射光子。這樣的進展讓量子點在成為生醫檢測與單分子研究當中的螢光標記時能更加敏感，而且還能夠成為「無法破解」之量子加密的穩定單光子源。JILA 是 NIST 與科羅拉多大學 Boulder 分校的合作單位。

讓量子點沐浴在一種在化學上用來當作食品添加劑的抗氧化劑水溶液中，JILA 團隊增加光子發射速率達 4-5 倍，是個「令人震驚的」結果，因為光輻射的速率通常被認為是量子點無法改變的特性之一，JILA/NIST 職員 David Nesbitt 說。

JILA 科學家大幅減少一個量子點受激之間的平均時間延遲，並導致光子的發射從 21 奈秒縮短到 4 奈秒，同時將閃爍的可能性減小 100 倍。Nesbitt 稱這種閃爍是量子點「隱藏的骯髒祕密」。（Nesbitt 提到閃爍並非總是讓人討厭的東西。例如，它可以當成非常低速電流流經奈米材料時的一種測量探針。）

用於 JILA 實驗當中的量子點由只有 4 奈米寬，外面塗佈了硫化鋅的硒化鎘核心製成。當量子點受到一束短雷射脈衝刺激時，電子從它經常佔據的「洞」分離。

幾奈秒之後，電子通常會落回洞中，有時候產生一個單光子 -- 總是具有某種顏色，端看量子點大小而定，在此例中是黃綠光。但不時有電子無法落回洞中，反而彈射到量子點表面的瑕疵上。JILA 所添加的化學物質顯然能黏在這些瑕疵上，阻止電子受陷其中，也因此避免量子點「變暗」。

※ 相關報導：

＊ Solution Control of Radiative and Nonradiative Lifetimes: A Novel Contribution to Quantum Dot Blinking Suppression
http://pubs.acs.org/cgi-bin/sample.cgi/nalefd/2008/8/i01/abs/nl0726609.html