作者：Sophie

編輯：Joanna

 

對于太陽能轉換器件和生物成像應用程序來說，使用發射近紅外光、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化學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顯著斯托克斯位移，且光致發光量子效率可達25%，非常適合應用于太陽能及生物領域。

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

圖片來源于網絡

 

 

 

 

 單鍋連續注射&結構比例控制

合成新型量子點的關鍵

 

新加坡國立大學使用單鍋連續注射的方法來合成該量子點。

 

四元混合巨殼型量子點結構

 

主要成分由內到外比例為1: 50: 37.5: 37.5

 

 

合成過程分為4步，由內向外，依次為：

 

1. 合成該量子點InAs內核

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

3. 向反應體系注射Se前驅體溶液合成第3層ZnSe殼層

4. 注射S前驅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容器中取出小部分溶液測量其紫外可見吸光度和光致發光特性來跟蹤反應進程，并調整量子點間的結構比例。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行激發，在FluoroLog-3 熒光光譜儀上測試熒光壽命。在新的熒光光譜技術中，FluoroLog-3 系列熒光光譜儀配置CCD檢測器新技術，實現快速動態熒光光譜檢測，實現實時反應發光測試，分子相互作用的動態檢測。

 

 

 

 

新型量子點材料

助力太陽能及生物應用用領域

 

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內核，使其在873nm處發射，進而實現顯著的斯托克斯位移和很小的吸收-發射光譜重疊；經統計計算，該量子點光致發光量子效率可達25%，這對于近紅外發射器來說相當可觀，且它在873nm的發射光與硅太陽能電池的光敏響應區匹配良好。并且這一新型量子點為可調色發光，不含有害金屬。

 

種種優點使得該量子點不僅非常適合應用于熒光太陽能領域用以提高光電轉換效率；且在生物領域，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的吸收光譜紅移（斯托克斯位移=發射波長-吸收波長）。斯托克斯位移越大，熒光太陽能光電轉換效率越高。

 

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