新型雙色發(fā)光人造分子制成，可實現(xiàn)瞬時顏色切換|總編輯圈點
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希伯來大學(xué)教授烏里·巴寧。圖片來源：納蒂·肖哈特《Flash 90》
科技日報記者?張佳欣
據(jù)3日發(fā)表在《自然·材料》上的論文，以色列希伯來大學(xué)研究團(tuán)隊開發(fā)了一種由兩個耦合的半導(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，實現(xiàn)了快速和瞬時的顏色切換。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，量子限制效應(yīng)開始發(fā)揮作用：改變納米晶體的大小會改變發(fā)射光的顏色，由此可以獲得覆蓋整個可見光譜的明亮光源。
由于納米晶體獨特的顏色可調(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，實現(xiàn)每種特定的顏色仍需使用不同的納米晶體，并且無法在不同的顏色之間進(jìn)行動態(tài)切換。
研究團(tuán)隊克服了這一限制，創(chuàng)造了一種具有兩個發(fā)射中心的新型分子，在這種分子中，電場可以調(diào)節(jié)每個發(fā)射中心改變顏色，但不會損失亮度。人造分子可以使組成納米晶體中的一個中心發(fā)射綠光，而另一個發(fā)射紅光。這種新型的雙色發(fā)光人造分子的發(fā)射對誘導(dǎo)電場的外部電壓很敏感：一個極性的電場會誘導(dǎo)紅色中心發(fā)光，而將電場切換到另一個極性時，顏色發(fā)射會瞬間切換為綠色，反之亦然。這種顏色轉(zhuǎn)換現(xiàn)象是可逆和即時的，因為它不包括任何分子結(jié)構(gòu)的運動。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。
這一突破為開發(fā)探測和測量電場的敏感技術(shù)打開了大門，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。
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本文中新系統(tǒng)最可貴之處在于其保持強(qiáng)度的同時，精確控制光電設(shè)備顏色調(diào)節(jié)的能力。這一能力為各個領(lǐng)域帶來了新的可能性：包括顯示器、照明、可調(diào)顏色的納米級光電設(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的工具。而它主動調(diào)節(jié)單光子源的發(fā)射顏色的潛力，對未來的量子通信技術(shù)亦非常重要。
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