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超快科学

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激光冲击产生纯量子点

点上:Gregory Guisbiers(左)和同事

由纯硒制成的量子点可以通过简单地向掺入一杯水的硒粉中发射激光束来制成。这种简单而廉价的过程是由德克萨斯大学圣安东尼奥分校和美国东北大学的研究人员开发的,与其他技术不同,它不涉及潜在的有毒化学物质。高质量的纳米结构可用于两种非常不同的应用中:用作抗菌剂和太阳能电池中的光收集器。

量子点是半导体的微小碎片– such as selenium –通常跨度为几十纳米。量子点的大小决定了它们携带电荷的电子和空穴如何与光相互作用。因此,它们对试图开发光子技术尤其是太阳能电池的研究人员非常感兴趣。但是,生长纯净且大小相同的量子点可能是一个挑战。

绿色便捷

由圣安东尼奥市的格雷戈里·吉斯比尔斯(Gregory Guisbiers)领导的研究人员使用一种称为液体中的脉冲激光烧蚀(PLAL)的技术创建了它们的纯硒量子点,该技术只需向目标发射脉冲激光束–在这种情况下,硒粉在水中。“Our method is ‘green’因为它不涉及任何危险溶剂,仅涉及水,并且没有像许多湿化学过程中经常遇到的那样的有毒加合物或副产物,”Guisbiers解释。“它也便宜又容易,因为我们不需要真空室或洁净室–一切都在烧杯中完成。”他补充说,产生的纯纳米颗粒还易于收集和存储,因为它们是在溶液中直接合成的。

他说,这是首次使用PLAL在紫外和可见波长下合成硒量子点。这些波长特别有趣,因为与近红外波长的光相比,它们在减小颗粒尺寸方面更好。 Guisbiers及其同事还表明,通过这种技术产生的纳米颗粒的结晶度取决于其尺寸–也就是说,最小的颗粒是晶体,而最大的颗粒是非晶。

抗菌和抗癌

硒纳米颗粒具有抗菌和抗癌特性,可用于医学领域,因为该材料具有生物相容性并且已经存在于我们的体内。但是,如果要在生物医学环境中使用纳米颗粒,则必须不含表面污染物–过去证明这是很难实现的。

该团队已经在 大肠杆菌,现在正在寻找它们是否能有效杀死其他类型的细菌。“我们对与医院疾病有关的其他细菌特别感兴趣,例如耐甲氧西林的细菌 金黄色葡萄球菌,” Guisbiers says. “I’m告诉我们[医院获得性感染]引起大约100,000 仅由于在美国,每年细菌死亡的原因是细菌对现有抗生素的耐药性越来越高。什么’更重要的是,这些所谓的超级细菌正在全球范围内传播,这使它成为主要的国际卫生问题。”

研究人员将在下一期的 激光物理快报。该团队还计划将他们制造的纯硒量子点整合到第三代太阳能电池中。“的确,由于元素本身是p型半导体,因此与n型半导体结合使用时,我们可以构建p–纳米级的n个结(所有现代电子的基础),” adds Guisbiers.

版权©2020年由IOP 出版 Ltd和个人贡献者