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关于量子点及其...的介绍性信息
摘要：量子点（QD）是一种纳米粒子，在许多科学领域都显示出良好的应用前景。QD 是一种具有独特量子力学性质的纳米级半导体粒子。这些微小结构的直径通常为 1 至 10 纳米，由于其尺寸相关的量子限制效应，表现出独特的电子和光学行为。它们的应用可以提高 LED、电池、催化剂、太阳能等的质量、能耗和效率。这篇评论文章首先介绍了纳米化学的基础知识，然后更深入地介绍了量子点的合成过程，并深入研究了当今的各种应用。本文的重点是向量子点领域的新学者介绍量子化学的基础知识，然后阐述量子点给许多领域带来的改进。本文的深度足以理解这些应用背后的大多数概念，但总的来说，这个领域仍然相对较新，在这种情况下可以找到量子点的新应用和改进。未来，量子点可能成为推动社会进步的关键，除了量子点已经在这些领域取得的进步之外，还可能应用于药物处理、更高效的能源存储、更好的能源产生和量子计算。1.简介：
单分散胶体量子点簇内的均匀共振能量转移
同质 FRET 过程依赖于供体发射和受体吸收之间的光谱重叠。只有当 QD 彼此足够接近时，才会发生这种情况。这就是我们添加 APTES 将它们聚集成簇的原因。因此，从小波长到大波长的相关能量转移导致 QD 群体的发射带红移。从现象学上讲，这种红移类似于我们在胶体悬浮液中增加 QD 浓度时观察到的红移。在这种情况下，QD 不会聚集且不会相互耦合，因此它们无法实现同质 FRET。然而，鉴于它们的高浓度，内滤波效应 (IFE) 开始发挥作用。每个 QD 仍然发光，但会显著吸收其他 QD 的光。这是一种纯粹的集体自吸收现象，在整个 QD 群体的规模上，依赖于吸收和发射之间的光谱重叠 [3]。给定等式。 (S13)，同源 FRET 可以正式描述为一种统计现象，涉及整个 QD 群体的吸收 A (λ) 和发射光谱 I 0 (λ) 之间的有效重叠，方式与 IFE 类似，只要 ∆ S ≳ δλ ，即 A (λ) ≈ I 0 (λ + ∆ S) 在重叠的光谱范围内（见图 S2）。出于这些原因，我们在此建议，首先，计算由于内滤波效应（IFE）引起的红移，其次，将结果推断到形式上类似的同源 FRET 情况。
储能挑战与可能性特刊前言
本期特刊聚焦“储能技术的挑战与可能性”，收录了来自德国伊尔默瑙工业大学、苏州大学、中科院半导体研究所、西湖大学、华中科技大学、北京交通大学、南京大学等单位的9篇综述、1篇研究论文和1篇新闻观点，介绍了国内外在该领域的最新进展。伊尔默瑙工业大学雷勇教授题为“高粗糙表面碳纳米纤维薄膜作为锂硫电池有效中间层”的原创研究论文、苏州大学康振辉教授题为“I–III–VI族量子点的光电和光催化特性：传统量子点与新兴量子点之间的桥梁”的评论论文、中科院半导体研究所王志杰教授题为“设计ZnO光电化学行为以实现高效太阳能水分解”的评论论文、舒大军教授题为“应变工程调控光催化材料TiO2表面性质”的评论论文详细介绍了该材料在储能等领域的挑战与可能性。
量子点混合薄膜可实现高效的三线态激子
摘要：由有机半导体和无机量子点 (QD) 组成的混合物适用于许多光电应用和设备。然而，有机 QD 混合物中的各个组分在薄膜加工过程中很容易聚集和相分离，从而损害其结构和电子特性。在这里，我们展示了一种 QD 表面工程方法，该方法使用与有机半导体主体材料相匹配的电子活性、高溶解度半导体配体来实现分散良好的无机 - 有机混合薄膜，其特征是通过 X 射线和中子散射以及电子显微镜来表征的。这种方法保留了有机相和 QD 相的电子特性，并在它们之间创建了优化的界面。我们在两个新兴应用中对此进行了举例说明，即基于单线态裂变的光子倍增 (SF-PM) 和基于三线态 - 三线态湮没的光子上转换 (TTA-UC)。稳态和时间分辨光谱表明，三线态激子可以以接近 1 的速度高效地跨有机 - 无机界面传输，而有机薄膜在有机相中保持高效的 SF（产率为 190%）。通过改变有机和无机成分之间的相对能量，在 790 nm NIR 激发下观察到黄色上转换发射。总体而言，我们提供了一种高度通用的方法来克服有机半导体与 QD 混合的长期挑战，这对许多光学和光电应用都具有重要意义。■ 简介
量子点混合薄膜可实现高效的三线态激子
摘要：由有机半导体和无机量子点 (QD) 组成的混合物适用于许多光电应用和设备。然而，有机 QD 混合物中的各个组分在薄膜加工过程中很容易聚集和相分离，从而损害其结构和电子特性。在这里，我们展示了一种 QD 表面工程方法，该方法使用与有机半导体主体材料相匹配的电子活性、高溶解度半导体配体来实现分散良好的无机 - 有机混合薄膜，其特征是通过 X 射线和中子散射以及电子显微镜来表征的。这种方法保留了有机相和 QD 相的电子特性，并在它们之间创建了优化的界面。我们在两个新兴应用中对此进行了举例说明，即基于单线态裂变的光子倍增 (SF-PM) 和基于三线态 - 三线态湮没的光子上转换 (TTA-UC)。稳态和时间分辨光谱表明，三线态激子可以以接近 1 的速度高效地跨有机 - 无机界面传输，而有机薄膜在有机相中保持高效的 SF（产率为 190%）。通过改变有机和无机成分之间的相对能量，在 790 nm NIR 激发下观察到黄色上转换发射。总体而言，我们提供了一种高度通用的方法来克服有机半导体与 QD 混合的长期挑战，这对许多光学和光电应用都具有重要意义。■ 简介
量子点彩色滤光片 Micro-LED 显示器研究
鉴于这些挑战，量子点彩色滤光片 (QDCF) 已被提出作为实现全彩微型 LED 显示器的替代方法 [2, 13, 17]。在该技术中，含量子点 (QD) 的材料（例如量子点光刻胶 (QDPR) 或量子点墨水）通过光刻或喷墨打印图案化为像素化阵列。然后，将该 QDCF 顶部玻璃以像素到像素的精度安装在全蓝色微型 LED 背板上。红色和绿色子像素中的红色 QD (R-QD) 和绿色 QD (G-QD) 会分别将蓝色微型 LED 发出的蓝光转换为红光和绿光，实现全彩显示。这样，只需要单色蓝色微型 LED 背板，这大大简化了传质过程，也减轻了温度引起的色移。在本文中，我们介绍了对 QDCF 微型 LED 技术的研究。我们使用光刻技术在 QDCF 顶部玻璃上图案化红色和绿色 QDPR。然后，将该顶部玻璃与蓝色微型 LED 背板精确粘合。测量所得器件的光学性能。此外，我们讨论了蓝光发射角度对 QDPR 厚度的适当选择以及优化精密粘合工艺以消除串扰的影响。结果，我们实现了具有良好显示性能的 1.11 英寸 228 ppi 全彩 QDCF 微型 LED 原型。讨论可能促进 QDCF 技术在微型 LED 显示器中的应用。
观察大量自发发射率在破碎的对称慢灯波导中的量子点的增强
可以在纳米级上操纵光和物质的量子状态，以提供有助于实施可扩展光子量子技术的技术资源。实验进步取决于光子和量子发射器内部自旋状态之间耦合的质量和效率。在这里，我们演示了一个带有嵌入式量子点（QD）的纳米光子波导平台，该平台既可以实现Purcell-Enhathenced发射和强性手性耦合。设计在滑动平面光子晶体波导中使用慢光效应，并使用QD调整，将发射频率与慢灯区域匹配。模拟用于绘制手性，并根据偶极子发射极相对于空气孔的位置来绘制手续的增强。最高的purcell因子和手性发生在单独的区域中，但是仍然有一个显着的区域，可以获得两者的高值。基于此，我们首先证明了与20±2倍purcell增强的相对应的巨大辐射衰减率为17±2 ns -1（60±6 ps寿命）。这是通过将QD的电场调整到慢灯区域和准共振的声子端谱带激发来实现的。然后，我们证明了具有高度的手性耦合到波导模式的DOT的5±1倍purcell增强功能，实质上超过了所有先前的测量值。共同证明了使用依靠手性量子光学元件的芯片旋转光子剂的可扩展实现中使用QD的出色前景。
解释量子点的不对称发射
半导体量子点 (QDs) 是量子信息和量子计量应用的重要光源（见概要：迈向完美的单光子源）。这些纳米级结构还可以解释物理学家无法理解的量子电动力学问题。这类问题包括当 QD 被限制在光子腔中时，QD 激子（由半导体内部的电子和空穴结合而成的准粒子）衰变的相互矛盾的理论预测。现在，现就职于澳大利亚新南威尔士大学的 Alexey Lyasota 和同事为其中一种理论提供了实验支持 [ 1 ]。他们的结果表明，如果不考虑激子光衰变通道之间的干扰，光与物质相互作用的理论描述是不完整的。
材料设计的多体相互作用建模
准确描述多体相互作用仍然是理论和计算化学领域的挑战，但它是理解和优化与量子信息和能量转换等应用相关的材料性能的关键。在这里，我将描述我在两种不同材料中模拟多体相互作用的工作。首先，我将讨论量子点 (QD)，这是一种半导体纳米晶体，具有高度可调的光电特性，这些特性敏感地取决于电子激发和声子 (即晶格振动) 之间的相互作用。我们开发并验证了一种描述激子-声子耦合的方法，该方法具有原子细节，与实验相关的量子点中有数百个原子。我们模拟了能量耗散，发现它发生在超快的时间尺度上，这与实验结果一致，但与长期以来的理论预期相反。此外，我们确定了用于调整这些时间尺度的 QD 手柄，以减少热损失并提高量子产率。接下来，我将重点介绍笼状化学结构，笼状化学结构由于其强大的声子-声子相互作用（即非谐性）而有望用于热电应用。我们开发并应用基于量子嵌入的振动动态平均场理论 (VDMFT) 来模拟笼状物中的非谐性和热传输。我们表明 VDMFT 既高效又准确，描述了笼状物独特振动动力学的基础多声子散射过程，但在常见的微扰理论方法中却被忽略了。借助本次演讲中描述的工具所具备的预测能力，我们可以更好地解锁可转移的洞察力，以增强材料设计。
探测腔电场节点的INAS量子点的Purcell增强和光子收集效率
简介。单光子源对量子计量学[1]的应用至关重要，安全量子通信[2]和光学量子计算[3，4]。在固态设备中，可以构造局部光子环境，以将光子的有效集合促进透镜。这可以通过将发射抑制到不需要的方向上，例如在光子晶体[5，6]中，或通过将发射促进到单个模式中，以使远距离的光学材料（例如纳米坦纳）很好地耦合到单个模式[7，8]。这些结构的数值设计通常集中在高质量因子的局部“腔”模式上，因为这些模式显示出明显的初始衰减，并且可以使用较小的仿真量进行计算，从而在实用的运行时进行计算。模拟无法预测频谱广泛，重叠的非腔（通常称为“泄漏”）模式，并且很难从数值差异时间域（FDTD）和限制元素方法（FEM）模拟中提取。了解这些非腔衰减通道的作用对于完全理解光子源行为至关重要，因为它们提供了替代性辐射衰减通道。有效地生成单个光子的流行设计将半导体量子点（QD）嵌入整体微骨腔中[9-11]。在脱离的bragg重新反射（DBR）之间形成DBRS停止带中的空腔模式，并通过将平面结构刻在支柱中来确定侧模式。QD通常是