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美科研人员研制出无闪烁新型纳米晶体能持续发光

字号+ 作者:七娃 来源:体育网 2019-08-13 09:01 我要评论( )

据《自然》杂志网站与《每日科学》网站报道,十多年来,由于光学闪烁现象,科学家在以单个分子制成可持续发光的光源领域的尝试一直未果。而今,美国罗彻斯特大学科学家破解了这一现象背后隐藏的基本物理原理,并与柯达公司、美国海军实验室和康奈尔大学的研

  据《自然》杂志网站与《每日科学》网站报道,十多年来,由于光学闪烁现象,科学家在以单个分子制成可持续发光的光源领域的尝试一直未果。而今,美国罗彻斯特大学科学家破解了这一现象背后隐藏的基本物理原理,并与柯达公司、美国海军实验室和康奈尔大学的研究人员一起研制成一种能持续发光的纳米晶体,并已合成出具有各种组成的纳米晶体。此项发现很有可能为研制更廉价与更多用途的激光、更明亮的LED照明设备等打开大门。
 
  许多分子,以及只有10亿分之一米大小的晶体,都能吸收和发射光子。与向外辐射光子不同的是,在其吸收光子的随机期,能量将被转化为热量,导致能量的白白流失。而这些“黑暗”时期与其辐射光子的正常时期交替出现,就会造成分子及晶体的“闪烁”现象。
 
  领导该项研究的是罗切斯特大学化学系副教授托德·克劳斯,研究人员在对已合成的新型纳米晶体进行逐一检查后,并没有发现预想中的闪烁现象。即使在持续监测4个小时后,仍未发生一次闪烁,这是前所未闻的现象,因为常规晶体在几毫秒至几分钟内就会发生闪烁现象。研究显示,新型纳米晶体的特殊结构正是“闪烁”现象不再发生的重要原因。常规纳米晶体的核心为一种半导体材料组成,其外面的保护壳则为另一种材料组成,两种材料间具有明显的分界线。而新型纳米晶体的核心为镉和硒组成,保护壳则由锌与硒组成,两者之间存在着均匀的过渡结构,可有效阻止纳米晶体对光子的吸收,从而使其辐射的光子流与吸收的光子流保持稳定。
 
  克劳斯表示,目前制造不同颜色的激光仍要基于不同的材料和工艺流程,而新型纳米晶体只需一次制造过程便可制成不同颜色的激光,即只需改变纳米晶体的大小,就可改变光的颜色,简便易行。新型纳米晶体可实现更高水平的生物标记追踪,还可为制造廉价灵活的激光器和亮度更高的LED照明设备奠定基础,并有望取代现有的有机发光二极管照明系统。未来在一个平面上涂刷不同大小的纳米晶体,就能创造出像纸一样薄的显示器,或是一面以任意颜色照亮房间的墙。
 
  (《自然》(Nature),doi:10.1038/nature08072,Xiaoyong Wang,Todd D. Krauss)

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