俄發現量子點發光強度倍增方法

俄羅斯國立核研究大學的科學家們在國際科學團隊的支持下發現了使量子點的發光強度倍增的方法。研究人員認為，該發現將大大提高將量子點用於顯示器及光學量子信息技術領域的吸引力。這一發現近日發表在《物理化學快報》上。

光致發光量子點目前被廣泛應用於LED和顯示器製造領域，而且也是量子信息技術領域量子發射器的基礎。上述研究工作的主要作者、國立核研究大學研究員維克多·克里文科夫表示，這種效應是在研究薄膜混合材料中等離子體-激子耦合時發現的。

先前已知的增強量子點發光強度的方法——珀塞爾效應和等離子體-激元誘導的吸收增強效應在實踐中具有明顯的侷限性。

珀塞爾效應在於加速微納諧振器（包括等離子體激元諧振器）內部量子點的輻射弛豫過程，從而導致輻射概率增加，並相應增加光致發光的量子產率（將激發量子轉換為輻射光子的效率）。然而，量子產率不能超過100％，因此不可能利用該效應提高最初高量子產率的量子點的發光強度。

等離子體-激元誘導的吸收增強效應與表面等離子體激元納米附近的局域電磁場增強有關，與等離子體激元不存在或不被激發的情況相比，在間隔緊密的量子點中吸收躍遷的概率更高。因此，每單位時間會發生更多數量的量子點激發。但是，該效應伴隨着等離子體激元誘導的能量轉移，從而導致量子產率大幅降低，因此無法通過增強吸收來提高量子點的發光強度。

為了克服這些限制，俄羅斯國立核研究大學納米生物工程實驗室和混合光子納米材料實驗室的員工創造了一種薄膜混合材料，該材料由聚合物基體上的一層量子點組成，該基體上覆蓋了一層等離子銀納米顆粒。選擇等離子體納米顆粒的形狀和類型，可為同時實現珀塞爾效應和等離子體誘導的吸收增強效應創造條件。

維克多·克里文科夫稱：“事實證明，兩種效應的組合克服了每種效應的侷限性。吸收增強，而量子產率沒有下降。此外，兩種效應的協同作用使量子點的發光強度增加，既包括最初具有高量子產率的量子點（亮的，輻射的量子點），也包括最初不輻射的量子點。”

據悉，法國香檳-阿登區蘭斯大學以及西班牙材料物理中心和西班牙巴斯克地區大學的研究人員與俄羅斯國立核研究大學的科學家們一起參與了該項研究工作。今後，該團隊計劃在基於半導體和金屬納米粒子的新型混合等離子體-激子量子發射器的製造領域繼續研究。這些研究將為發展的量子信息科技領域創建更為高效和穩定的新型量子發射器。