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清大研發噴霧合成法 鈣鈦礦量子點能自我修復

2021/4/7 12:43(4/7 21:12 更新)
國立清華大學材料系教授林皓武(中)透過自行開發的噴霧合成法,指導博士生許博惟(左)、莊詠棠(右)研發出穩定性極高,還有自我修復能力的鈣鈦礦量子點。(清大提供)中央社記者魯鋼駿傳真 110年4月7日
國立清華大學材料系教授林皓武(中)透過自行開發的噴霧合成法,指導博士生許博惟(左)、莊詠棠(右)研發出穩定性極高,還有自我修復能力的鈣鈦礦量子點。(清大提供)中央社記者魯鋼駿傳真 110年4月7日

(中央社記者魯鋼駿新竹市7日電)國立清華大學材料系教授林皓武透過自行開發的噴霧合成法,在僅有10奈米的鈣鈦礦量子點上均勻地長出一層有機保護層,研發出穩定性極高,還有自我修復能力的量子點。

林皓武表示,比起其他的量子光源,鈣鈦礦量子點可在室溫下實現單光子放光,且具有高量子產率、高色純度等優良的光學特性,可應用在高速的計算、通訊及螢幕,近年來在國際材料研究領域受到極大的關注。

林皓武說,鈣鈦礦量子點的缺點是壽命不長,激發發光後只能存活數分鐘,穩定性不足,成為應用上難以突破的障礙。

林皓武指出,其他研究單位過去製備鈣鈦礦量子點的方式是直接將兩種溶液注入混合,他的研究團隊獨家研發噴霧合成法,大幅增加兩種溶液的接觸表面積,可在量子點外表包覆一層均勻的有機保護層,在連續24小時的高強度激發下,仍維持高亮度,一舉解決了鈣鈦礦量子點穩定性不佳的問題。

林皓武解釋,如果將製備量子點晶體的程序比喻為包水餃,過去科學家一直碰到水餃破皮的問題,有人只好改用不同材料的水餃皮,也有人想辦法把水餃皮包厚一點、或包兩層,「我做的事很簡單,就是不斷改良包水餃的手法。」

林皓武指出,用這種噴霧合成法製備的鈣鈦礦量子光源,只要用其他量子光源約1%的能量激發,它的單光子亮度就能達到每秒900萬光子數,高單光子純度也高達98%,兼具高亮度、高純度及高穩定度等眾多優點。

林皓武說,令人驚喜的是,以此方式製備的鈣鈦礦量子點還具有獨特的自我修復能力,在極高強度雷射的激發下遭到損壞、亮度衰退後,只要休息幾分鐘,就能重新恢復原來的高亮度。

清華大學表示,這項研發成果最近登上國際期刊ACS Nano,並被選為封面故事,立即引發研究社群熱烈討論,將這種可以不斷再生的鈣鈦礦量子光源比喻為「黑科技」。(編輯:李錫璋)1100407

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