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2023-08-08 10:34 |
可切換色彩的最小光源
盡管納米晶體具有顏色調(diào)節(jié)能力并可用于多種技術(shù)，但由于每種顏色都需要不同的納米晶體，因此其用途一直受到限制，無法實(shí)現(xiàn)顏色之間的動(dòng)態(tài)切換。耶路撒冷希伯來大學(xué)化學(xué)研究所和納米科學(xué)與納米技術(shù)中心的一組研究人員，包括研究生 Yonatan Ossia 和其他七名成員，在 Uri Banin 教授的領(lǐng)導(dǎo)下，現(xiàn)已提出了解決這一問題的創(chuàng)新方案。 uW36;3[f#1
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一種由兩個(gè)耦合量子點(diǎn)組成的納米粒子，每個(gè)量子點(diǎn)都能發(fā)出不同顏色的光。施加外部電壓會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，該電場(chǎng)能將光從一側(cè)發(fā)射到另一側(cè)，從而在保持整體光強(qiáng)度的同時(shí)切換發(fā)射顏色。圖片來源：Ehsan Faridi 和 Ehsan Keshavarzi 的作品 - Inmywork 工作室 @I!0-OjL
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通過開發(fā)一種由兩個(gè)耦合半導(dǎo)體納米晶體組成的"人造分子"系統(tǒng)，該系統(tǒng)可發(fā)出兩種不同顏色的光，從而實(shí)現(xiàn)了快速、瞬時(shí)的顏色切換。 S|`o]? nc>
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彩色光及其可調(diào)性是現(xiàn)代許多重要技術(shù)的基礎(chǔ)，包括照明、顯示器、快速光纖通信網(wǎng)絡(luò)等。將彩色發(fā)光半導(dǎo)體提升到納米級(jí)（納米--十億分之一米，比人的頭發(fā)小十萬倍）后，一種被稱為量子約束的效應(yīng)開始發(fā)揮作用：改變納米晶體的大小可以改變發(fā)射光的顏色。因此，可以獲得覆蓋整個(gè)可見光譜的明亮光源。 "LTad`]<Ro
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由于這種納米晶體具有獨(dú)特的色彩可調(diào)性，而且可以利用濕化學(xué)方法方便地制造和操作，因此已被廣泛應(yīng)用于高品質(zhì)的商業(yè)顯示器中，使其具有出色的色彩質(zhì)量和顯著的節(jié)能特性。然而，時(shí)至今日，要實(shí)現(xiàn)不同的顏色（如不同的 RGB 像素所需的顏色），需要為每種特定的顏色使用不同的納米晶體，而且無法在不同顏色之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換。 / s}} &u/
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雖然之前已經(jīng)研究過單個(gè)膠體納米晶體的顏色調(diào)節(jié)，并在光電設(shè)備原型中實(shí)現(xiàn)了這種"人造原子"，但主動(dòng)改變顏色一直是個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@種效果本身會(huì)降低亮度，只能產(chǎn)生輕微的顏色偏移。 Q$@I"V&G.
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研究小組克服了這一限制，創(chuàng)造了一種具有兩個(gè)發(fā)射中心的新型分子，電場(chǎng)可以調(diào)節(jié)每個(gè)中心的相對(duì)發(fā)射，從而改變顏色，但不會(huì)失去亮度。這種人造分子可以使其組成納米晶體中的一個(gè)發(fā)射"綠光"，而另一個(gè)發(fā)射"紅光"。 hQDXlFHT
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這種新型雙色發(fā)光人造分子的發(fā)射對(duì)誘導(dǎo)電場(chǎng)的外部電壓很敏感：一個(gè)極性的電場(chǎng)會(huì)誘導(dǎo)"紅色"中心發(fā)光，而將電場(chǎng)切換到另一個(gè)極性時(shí)，顏色發(fā)射會(huì)瞬間切換為"綠色"，反之亦然。這種顏色切換現(xiàn)象是可逆和即時(shí)的，因?yàn)樗话ǚ肿拥娜魏谓Y(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。因此，只需在設(shè)備上施加適當(dāng)?shù)碾妷海湍塬@得這兩種顏色中的每一種，或它們的任意組合。 @6T/Tdz
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這種在光電設(shè)備中精確控制顏色調(diào)節(jié)同時(shí)保持強(qiáng)度的能力，為各個(gè)領(lǐng)域帶來了新的可能性，包括顯示器、照明和具有可調(diào)顏色的納米級(jí)光電設(shè)備，以及作為敏感場(chǎng)傳感工具用于生物應(yīng)用和神經(jīng)科學(xué)以跟蹤大腦活動(dòng)。此外，它還可以主動(dòng)調(diào)節(jié)單光子源的發(fā)射顏色，這對(duì)未來的量子通信技術(shù)非常重要。 ;MdlwQ$`
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耶路撒冷希伯來大學(xué)的 Uri Banin 教授解釋說："我們的研究是光電子學(xué)納米材料領(lǐng)域的一大飛躍。在我們的研究小組幾年前提出的"納米晶體化學(xué)"理念中，納米晶體是具有令人興奮的新功能的人造分子的構(gòu)件，這是我們?cè)陉U述這一理念方面邁出的重要一步。我們所實(shí)現(xiàn)的在納米尺度上快速、高效地轉(zhuǎn)換顏色的能力具有巨大的可能性。它可以徹底改變先進(jìn)的顯示器，并創(chuàng)造出可切換顏色的單光子源"。
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通過利用這種具有兩個(gè)發(fā)射中心的量子點(diǎn)分子，可以利用相同的納米結(jié)構(gòu)產(chǎn)生幾種特定顏色的光。這一突破為開發(fā)用于探測(cè)和測(cè)量電場(chǎng)的靈敏技術(shù)打開了大門。它還實(shí)現(xiàn)了新的顯示屏設(shè)計(jì)，可以單獨(dú)控制每個(gè)像素產(chǎn)生不同的顏色，將標(biāo)準(zhǔn)的 RGB 顯示屏設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為更小的像素，從而有可能提高未來商業(yè)顯示屏的分辨率并節(jié)約能源。 ut7 zVp<"
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