作者:王蕙蓉 来源:澎湃新闻 发布时间:2022/3/31 20:42:43
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中科大实现高质量ZnSe量子线按需合成,推进环保材料应用

 

近日,中国科学技术大学俞书宏院士研究团队,利用 “两步催化生长”策略,实现了高质量、蓝光活性ZnSe量子线的按需合成,有助于推进ZnSe环保量子线的应用,并有望为太阳能燃料和光电子学领域提供丰富的材料库。

量子线是具有量子限域效应的一维半导体纳米线,在光电子学、光化学转化等领域具有应用价值。其中,ZnSe量子线是除镉基半导体外,最典型的一类非重金属的半导体,对环境无害。但此前的ZnSe纳米线或是很细,具有强量子限域效应,仅表现为紫外吸收;或是很粗,具有块体材料特性,无明显激子吸收,因此均难以实现蓝光区域的量子限域效应调制。

那如何精确控制ZnSe量子线的径向和轴向尺寸,实现按需合成,以促进其进一步应用呢?

此次,中科大俞书宏院士团队发展了一种“两步催化生长”策略,可以对ZnSe量子线的直径与长度进行独立、高精度、大范围的控制,实现了ZnSe量子线的精准制备,由此成功地在幻数尺寸ZnSe量子线和类块材ZnSe纳米线之间建立起了新的桥梁。相关成果发表于《国家科学评论》(National Science Review)。

研究人员发现,在立方相催化剂端点与纤锌矿ZnSe量子线界面处存在一种新的外延生长取向,可从动力学上促进超细、无堆垛位错的ZnSe量子线形成。这些量子线具有强量子限域效应,其尺寸均一、晶相纯度高,因而在蓝光区域表现出了超窄的激子吸收特性,其半高全宽(FWHM)可达13 nm(纳米)以下。经表面硫醇钝化后,他们进一步消除了量子线表面的电子捕获陷阱,从而延长了载流子寿命并实现了高效光催化制氢过程。

中科大团队的“两步催化生长”策略可适用于多种胶体纳米线的精准构筑,有望在未来为太阳能燃料和光电子学领域的发展提供丰富的材料库。

 
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