什麼是量子點?

什麼是量子點

當材料被縮小到納米尺度時（通常小於10 納米），電子或空穴在空間三個方向的運動都被限制住，於是得到具有零維結構的量子點，有時也被稱為人工原子。量子點通常是塊材半導體材料通過自下而上法製備而得。由於尺寸效應和量子限域效應，量子點往往具有新奇的光子學和電學特性。

與其二維形式相比，零維的量子點不但具有更大的比表面積，更好的溶解性，更優異的物理化學性質，而且具有獨特的光學和電學性質。與傳統材料相比，類石墨烯量子點具有成本低廉、易分散或溶解、毒性低、生物相容性好等優勢，而且更易與其他材料複合，摻雜或者進行表面功能化修飾。

幾種常見的量子點

這些多樣化的特性為量子點在生物成像，癌症治，生物傳感光電子學、催化、超級電容器和電池等多個領域，特別是生物醫學領域的研究與應用奠定了基礎。

量子點的性質

光致發光（photoluminescence，PL）：所謂光致發光是指以光作為激發光源，電子激發從價帶躍遷至導帶，隨後電子與空穴複合放出光子的現象。發射光的波長通常大於激發光波長，兩者之差成為斯託克斯位移。由於受量子限域效應、尺寸效應的影響，量子點通常具有特殊的能帶結構，往往具有優異的光致發光性質。這在醫學成像、細胞成像等具有良好應用前景。

石墨烯量子點的光致發光譜

光熱效應：電子激發光子後，由於晶格振動弛豫而放出聲子而不產生光子，並產生熱量的現象。例如，黑磷量子點具有典型的光熱效應，可以利用光引起的熱量釋放，用於殺死癌細胞，從而治療癌症。

量子點的表徵

透射電子顯微鏡（TEM）

BN量子點的TEM圖

利用高解析度透射電鏡（HR-TEM）觀察量子點的形貌、尺寸、鏡面間距。還可選用選區衍射模式，獲得衍射斑點，獲取晶格參數。

量子點的製備

電化學方法：

電化學法是常用的剝離二維材料的實驗手段。電化學的剝離方法通常是利用含有某種溶質的溶液在通電情況下，將某種電解質插層到二維材料之間，從而減少層間耦合，達到剝離的目的。

溶劑熱處理：

在特製的密閉反應容器（高壓釜）裡，採用水溶液作為反應介質，通過反應容器加

熱，創造一個高溫、高壓反應環境，使得通常難溶的物質溶解並且重結晶。

在水熱過程中可通過試驗條件的調節控制納米顆粒的晶體結構、潔淨形態與晶粒純度等優點。

溶劑熱法合成BN量子點

總之，量子點具有優異的理化性質，是二維材料研究領域的熱門。