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从“暗”到“明” 光电子领域的革命性发现
2024年08月07日 08:34:56
来源：化工仪器网 作者：羊舌木 点击量：9290
近日，美国海军研究实验室（NRL）和瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH）携手合作共同揭示了一类具有明亮基态激子的新型半导体纳米晶体。
【化工仪器网 项目成果】在科技日新月异的今天，每一次基础科学研究的发现与突破都可能引发技术领域的深刻变革。近日，美国海军研究实验室(NRL)和瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)携手合作共同揭示了一类具有明亮基态激子的新型半导体纳米晶体。
在传统的纳米晶体研究中，能量最低的激子往往被称为“暗”激子，其特性在于它们不易于发出可见光，从而限制了基于这些纳米晶体的器件在光发射效率上的表现。这一瓶颈问题长期以来困扰着科学家，成为提升发光器件性能的关键障碍。然而，NRL与ETH的科研团队通过创新性的思维转变，成功打破了这一僵局。
他们采用了一种逆向思维的策略，即寻找那些激子能级顺序与常规材料相反的新材料。在这样的材料中，原本沉默不语的暗激子被赋予了全新的角色——它们转变为能够高效发光的明亮激子。这一理论假设的提出，为后续的实验探索指明了方向。
NRL的研究人员基于自己开发的理论建模，首先在庞大的开源材料数据库中进行了广泛的筛选，初步锁定了150多个潜在的目标材料。随后，通过更为精细的计算与分析，他们进一步缩小了范围，成功预测出28种可能具有明亮激子的纳米材料。这一阶段性成果为后续的实验验证奠定了坚实的基础。
随后，ETH的研究人员对这28种材料进行了更详细的建模与仿真分析。他们惊喜地发现，其中至少有4种纳米晶体确实拥有明亮的基态激子，这一发现无疑为整个研究项目注入了强大的动力。
除此之外，这些新型纳米晶体不仅能够发出从红外到紫外的广谱光，展现出极高的光谱可调性，而且其独特的光电性质使其在光电应用领域展现出了巨大的应用潜力。无论是追求更高效率、更长寿命的LED照明技术，还是寻求更高能量转换效率的太阳能电池，亦或是开发更加灵敏、响应更快的光电探测器，这些新材料都为我们提供了全新的解决方案和可能性。
此次研究成果的发表不仅是对光电子领域基础理论的一次重要补充和完善，更是对未来技术发展的一次有力推动。我们有理由相信，随着这些新型半导体纳米晶体的进一步研究和应用推广，光电子技术的未来将更加光明灿烂。
(资料参考来源：科技日报)
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