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從“暗”到“明” 光電子領域的革命性發現
2024年08月07日 08:34:56
來源：化工儀器網 作者：羊舌木 點擊量：9343
近日，美國海軍研究實驗室（NRL）和瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH）攜手合作共同揭示了一類具有明亮基態激子的新型半導體納米晶體。
【化工儀器網 項目成果】在科技日新月異的今天，每一次基礎科學研究的發現與突破都可能引發技術領域的深刻變革。近日，美國海軍研究實驗室(NRL)和瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH)攜手合作共同揭示了一類具有明亮基態激子的新型半導體納米晶體。
在傳統的納米晶體研究中，能量最低的激子往往被稱為“暗”激子，其特性在于它們不易于發出可見光，從而限制了基于這些納米晶體的器件在光發射效率上的表現。這一瓶頸問題長期以來困擾著科學家，成為提升發光器件性能的關鍵障礙。然而，NRL與ETH的科研團隊通過創新性的思維轉變，成功打破了這一僵局。
他們采用了一種逆向思維的策略，即尋找那些激子能級順序與常規材料相反的新材料。在這樣的材料中，原本沉默不語的暗激子被賦予了全新的角色——它們轉變為能夠高效發光的明亮激子。這一理論假設的提出，為后續的實驗探索指明了方向。
NRL的研究人員基于自己開發的理論建模，首先在龐大的開源材料數據庫中進行了廣泛的篩選，初步鎖定了150多個潛在的目標材料。隨后，通過更為精細的計算與分析，他們進一步縮小了范圍，成功預測出28種可能具有明亮激子的納米材料。這一階段性成果為后續的實驗驗證奠定了堅實的基礎。
隨后，ETH的研究人員對這28種材料進行了更詳細的建模與仿真分析。他們驚喜地發現，其中至少有4種納米晶體確實擁有明亮的基態激子，這一發現無疑為整個研究項目注入了強大的動力。
除此之外，這些新型納米晶體不僅能夠發出從紅外到紫外的廣譜光，展現出極高的光譜可調性，而且其獨特的光電性質使其在光電應用領域展現出了巨大的應用潛力。無論是追求更高效率、更長壽命的LED照明技術，還是尋求更高能量轉換效率的太陽能電池，亦或是開發更加靈敏、響應更快的光電探測器，這些新材料都為我們提供了全新的解決方案和可能性。
此次研究成果的發表不僅是對光電子領域基礎理論的一次重要補充和完善，更是對未來技術發展的一次有力推動。我們有理由相信，隨著這些新型半導體納米晶體的進一步研究和應用推廣，光電子技術的未來將更加光明燦爛。
(資料參考來源：科技日報)
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