新型雙色發(fā)光人造分子制成，可實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)顏色切換|總編輯圈點(diǎn)

2023-08-04 07:39:19來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)

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希伯來(lái)大學(xué)教授烏里·巴寧。圖片來(lái)源：納蒂·肖哈特《Flash 90》

科技日?qǐng)?bào)記者?張佳欣

據(jù)3日發(fā)表在《自然·材料》上的論文，以色列希伯來(lái)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種由兩個(gè)耦合的半導(dǎo)體納米晶體組成的“人造分子”系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以發(fā)出兩種不同顏色的光，實(shí)現(xiàn)了快速和瞬時(shí)的顏色切換。這表明，在納米尺度上如此快速和高效地切換顏色具有巨大的可能性。

從照明燈、顯示器到快速光纖通信網(wǎng)絡(luò)，彩色光及其可調(diào)性是許多現(xiàn)代基本技術(shù)的基礎(chǔ)。在將彩色發(fā)射半導(dǎo)體提升到納米尺度時(shí)，量子限制效應(yīng)開(kāi)始發(fā)揮作用：改變納米晶體的大小會(huì)改變發(fā)射光的顏色，由此可以獲得覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光譜的明亮光源。

由于納米晶體獨(dú)特的顏色可調(diào)性，以及科學(xué)家使用濕化學(xué)方法很容易制造和操作，它們已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于高質(zhì)量的商業(yè)顯示器，這賦予它們優(yōu)異的顏色質(zhì)量和顯著的節(jié)能特性。然而，直到今天，實(shí)現(xiàn)每種特定的顏色仍需使用不同的納米晶體，并且無(wú)法在不同的顏色之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換。

研究團(tuán)隊(duì)克服了這一限制，創(chuàng)造了一種具有兩個(gè)發(fā)射中心的新型分子，在這種分子中，電場(chǎng)可以調(diào)節(jié)每個(gè)發(fā)射中心改變顏色，但不會(huì)損失亮度。人造分子可以使組成納米晶體中的一個(gè)中心發(fā)射綠光，而另一個(gè)發(fā)射紅光。這種新型的雙色發(fā)光人造分子的發(fā)射對(duì)誘導(dǎo)電場(chǎng)的外部電壓很敏感：一個(gè)極性的電場(chǎng)會(huì)誘導(dǎo)紅色中心發(fā)光，而將電場(chǎng)切換到另一個(gè)極性時(shí)，顏色發(fā)射會(huì)瞬間切換為綠色，反之亦然。這種顏色轉(zhuǎn)換現(xiàn)象是可逆和即時(shí)的，因?yàn)樗话ㄈ魏畏肿咏Y(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。只需在設(shè)備上施加適當(dāng)?shù)碾妷海湍塬@得這兩種顏色中的一種，或它們的任意組合。

這一突破為開(kāi)發(fā)探測(cè)和測(cè)量電場(chǎng)的敏感技術(shù)打開(kāi)了大門(mén)，它可徹底改變先進(jìn)的顯示器并助力科學(xué)家創(chuàng)建可切換顏色的單光子源。

總編輯圈點(diǎn)

本文中新系統(tǒng)最可貴之處在于其保持強(qiáng)度的同時(shí)，精確控制光電設(shè)備顏色調(diào)節(jié)的能力。這一能力為各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)了新的可能性：包括顯示器、照明、可調(diào)顏色的納米級(jí)光電設(shè)備等，甚至它也可以作為神經(jīng)科學(xué)研究中跟蹤大腦活動(dòng)的工具。而它主動(dòng)調(diào)節(jié)單光子源的發(fā)射顏色的潛力，對(duì)未來(lái)的量子通信技術(shù)亦非常重要。

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