量子点材料有望成为我国长板产业

原标题：量子点材料有望成为我国长板产业

◎本报记者 崔 爽

编者按 近日，工信部和国务院国资委联合发布了第一批前沿材料产业化重点发展指导目录，旨在加快前沿材料产业化创新发展。新材料产业是战略性、基础性产业，前沿材料代表新材料产业发展的方向与趋势，是构建新的增长引擎的重要切入点。今起，本版推出“前沿材料观察”系列报道，对前沿材料的创新研究方向、产业发展现状、未来应用前景等进行深入解读。

日前，2023年诺贝尔化学奖花落“量子点”。美籍法国–突尼斯裔化学家蒙吉 G.巴文迪（Moungi G.Bawendi），美国化学家路易斯 E.布鲁斯（Louis E.Brus）和俄罗斯物理学家阿列克谢 I.叶基莫夫（Alexei I. Ekimov）因“发现和合成量子点”获得2023年诺贝尔化学奖。

量子点是一类微小颗粒，已经应用在多个领域。例如，电视屏幕和LED灯的光线传导都与量子点相关，它们可以催化化学反应，发出的光线也能为外科医生照亮肿瘤组织。

“我国在《前沿材料产业化重点发展指导目录（第一批）》中，就明确提出发展量子点材料，这是非常具有战略眼光的。”中国科学院半导体研究所研究员杨晓光对科技日报记者表示，“我国在量子点材料相关科研和产业方面，均处于国际领先水平，可将其打造为我国未来的长板产业。”

量子点也被称为“人工原子”

量子点材料是一种准零维的纳米材料，由少量的原子构成，具有高发光效率、高色纯度、高色域、可溶液加工等特点。量子点材料具体包括蓝色磷光材料、硅基量子点频梳激光器材料等，可应用于新一代信息技术等领域。

“量子点也称为半导体纳米晶，是少量原子组成的、三个维度尺寸通常是1—100纳米的零维纳米结构。”厦门大学材料学院教授解荣军表示，一个量子点具有少量的电子、空穴或电子—空穴对，量子点也被称为“人工原子”。在量子点材料中，胶体量子点材料是研究、应用最广泛的一类。胶体量子点材料通常采用化学合成方法制备，具体操作是将金属的有机或无机物溶液溶胶固化形成量子点，分散于溶剂中。

与诸多改变人类发展进程的重大发现一样，量子点也是被偶然发现的。阿列克谢 I.叶基莫夫于1980年在研究彩色玻璃时发现了纳米颗粒的尺寸依赖性质，标志着量子点的发现；1983年，路易斯 E.布鲁斯在研究硫化镉胶体溶液后提出了量子点光学性质的量子尺寸效应；蒙吉 G.巴文迪于1993年提出了具有划时代意义的“热注射法”，制备出了均匀、尺寸可调的高质量量子点，极大地推动了该研究领域的发展。三位科学家的突破性工作为量子点技术的发展铺平了道路，将其从实验室推向实际应用。“这些纳米级的粒子，因其独特的量子性质，为现代科技带来了广阔的发展前景。”解荣军说。

据杨晓光介绍，在半导体领域，1986年，日本东京大学的荒川教授（Arakawa）提出并预测了半导体材料结构从二维量子阱演变到零维量子点后材料性能的变化。此后，将量子点材料应用于光电器件，特别是激光器成为重要的技术发展趋势。一个典型例子是量子点激光器可以在200℃的高温下正常工作，远超传统半导体激光器的工作温度上限。

率先在高清显示行业应用落地

据解荣军介绍，量子点材料最具商业价值的应用是在高清显示领域，包括电视、电脑、平板电脑、手机等，具有万亿级市场规模。在精确控制下不同尺寸的量子点，在受到外来能量激发后，可发出对应波长的光，这是量子点材料用于显示应用的第一个关键优势。量子点材料的第二个关键优势是它们的发光光谱非常窄，使得其发光颜色异常纯净，使显示屏幕可以呈现更鲜艳、更真实的颜色。溶液可加工性是量子点材料的第三个关键优势，这意味着材料加工成本低且与多种化学溶剂有兼容性。