俄极大提高量子点自发发射率

科技日报莫斯科9月1日电 （记者董映璧）俄罗斯国立核研究大学研究人员首次提高了量子点的自发发射率，并使其。这一成果可用于解决创建量子计算机的关键问题，也可将生物医学监测技术提升到一个新的水平。相关研究发表在最近的《光学快报》上。

量子点是低维荧光纳米结构，在光与物质相互作用领域有着极大应用潜力。量子点能够在非常广的范围内吸收光，在长波的很窄区间发射光，即某一特定的颜色决定一个量子点的“发光”。这些特性使其非常适合生物体的超灵敏多色配准，用于医学诊断。

此外，从照明器材、太阳能电池到量子计算的量子位，都是量子点的应用范畴。量子点在光稳定性和亮度方面优于传统的荧光粉。量子点显示器的亮度和对比度比其他显示器要高得多，且能耗小。

俄罗斯国立核研究大学生物医学工程物理研究所纳米生物工程实验室研究人员，首次在基于多孔硅的光子结构中提升了半导体量子点的光致发光强度和自发发射率。这一成果代表了一种通过改变多孔基质中磷光体的局部电磁环境，来控制自发光的新方法，为生物传感、光电子学、密码学和量子计算的应用开拓了新的前景。

首先，该成果可以作为开发紧凑型荧光生物传感器的良好基础，通过使用光子晶体增强荧光量子点，可显著提高化验分析的灵敏度，进行疾病的早期诊断和治疗。另外，该成果可作为光学计算机或密码系统的新元件，以代替大规模的单光子或光学逻辑元件。在这一领域中，除了紧凑和简单之外，使用该成果还可以解决该行业的关键问题——“按需”获得单光子或量子纠缠。

研究人员帕维尔·萨莫赫瓦洛夫表示，取得该项科研成果的主要原因是使用了光子晶体深度氧化技术，该技术可抑制荧光猝灭，减少吸收损失。要增强此类结构的发光性，有多种方法，其中尤其令人感兴趣的是使用光子晶体。光子晶体的折射率呈周期性变化，可使光子态密度局部增强，从而能够观察到发光材料自发辐射的强度和速度的提升效果。他称，多孔硅被广泛用于光子晶体的制造，可以精确控制折射率，易于制造和吸收，因此与其他材料相比具有优势。

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量子点是一种特殊的半导体纳米材料，是纳米尺度上原子和分子的集合体。它利用的是半导体能级在尺度极小之后的量子化现象。控制了量子点的大小，就能改变它的能量结构。在光稳定性和亮度方面，量子点的表现优于传统发光材料。这次俄罗斯科学家的主要成果，是提高了量子点的发光强度。发光强度提高后，在作为光学器件时，它的性能表现会更加优越。能有这样的成效，也是因为科研人员使用了光子晶体深度氧化技术，减少了吸收损失。