天大首次用物理方法取得纳米级别半导体材料

该论文的作者、天津大学材料学院的教授杜喜文说，当半导体材料的直径只有几纳米时，它会表现出许多独特的物理性质。众所周知，在正常体积下，将太阳能转化为电能的最高效率为33%，但当硅的体积约为4纳米时，效率可提高至66%。有些材料能发出特殊的光。如果在肿瘤抗体药物上携带纳米发光材料，可以非常准确地标记肿瘤的位置，为医生判断病情和寻找病灶提供帮助。正是因为这些量子点(也称为半导体纳米晶体)具有如此神奇的能力，所以它们目前是各国研究人员研发的焦点。杜喜文说，传统的机械加工最多可以将半导体材料压碎到微米级，其体积是纳米级的几千倍。过去，量子点材料是通过湿化学方法制备的，利用的是浓缩化学物质之间的反应。然而，这种方法需要很长时间，从几个小时到几天不等，而且还会产生大量的污染物，给环境造成负担。四年前，杜喜文教授实验室的一名学生做了一项实验，用激光将金属靶打碎成金属颗粒。在这个实验中，用激光照射金属靶通常只需要3分钟，但是学生们中途离开，让激光照射金属靶超过4小时。该小组后来发现，金属靶被打成几纳米大小的金属颗粒，这比以前理想得多。他们把这种“奇怪”现象作为研究重点，探索如何利用激光将半导体材料“敲打”成均匀的纳米粒子。最后，花了4年时间来探索在这个领域合成单分散量子点的物理方法。利用激光的“锤子”，科学家可以根据实际需要“改变”强度，并精确控制半导体材料的具体尺寸。与湿化学法相比，这种世界上第一种方法花费的时间更少，一次只需20分钟以上，并且获得的量子点尺寸更均匀，表面没有化学药物，非常干净。杜喜文说，这一过程有望在未来帮助获得更便宜的量子点，这将在疾病诊断、水污染检测、光电转换等领域发挥更重要的作用。资料来源:中国青年报