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量子点去大:自然新闻

 半导体量子点 2013-02-17

量子点走大

一个小的行业可能是一个繁荣的边缘,凯瑟琳·桑德森报告。

黄金在年底这个彩虹。有黄金,这彩虹的结束。X.

纳米晶被称为量子点已经超过十年的时间里,承诺将革命性的显示技术,太阳能发电和生物成像。然而,量子点的市场仍然很小,极少数公司销售点直接的研究人员,使用粒子来开发自己的产品或授权合作伙伴的技术。

“量子点周围已经相当长的一段时间,但他们正在做一个很长的时间才能成熟,黄禹锡说:”大卫的市场分析公司在纽约Lux研究。一个主要障碍是价格:量子点的价格从3,000美元至10,000元每克,限制其使用高度专业化的应用。

但业内分析人士预测的市场增长非常迅速,在未来的几年中,推动高效节能显示和照明的需求,并启用了更便宜,更高效的制造工艺。2008年9月,市场研究公司BCC研究的韦尔斯利,马萨诸塞州,预测,依靠量子点的产品市场将增长在2008年的28600000美元7.21亿美元,到2013年,特别是迅速增长的光电部门从2010年(见)。

点的千

大多数市售的量子点半导体芯,往往镉和硒的混合物,约2-10纳米的直径测量。此核心是由外壳包围,通常的另一种半导体材料,和它的外聚合物或无机层。

小规模的点给了他们独特的性能。击中的点阵激发电子从半导体材料,留下带正电的“洞”的光子:这个电子 - 空穴对被称为激子。在堆积的半导体,激子可以有一个的能量范围内的连续带。但在纳米点,激子占据明显的,量化的能量状态。这意味着,作为每个激发电子重组带有一个孔,它发出的光子具有特定的,可预测的波长。较小的点发出蓝色的光,而由相同的材料的更大的点显示为红色。

虽然量子点最初从计算机芯片产业借来使用昂贵的技术,目前,大多数点由“湿”的化学方法,如喷到溶剂中的热解的有机金属试剂。但是,扩大技术 - 对于降低成本的量子点 - 一直麻烦,因为它是难以维持合适的温度量较大的。

量子点Nanoco,公司总部设在英国曼彻斯特,可能有一个答案。,该公司分离出来的一组2004年在英国曼彻斯特大学的化学家Paul O'Brien的,已开发出低温度的批处理过程,使用小种分子的增长点解决方案的试剂公斤。的Voxtel,总部设在俄勒冈州毕佛顿,连续生产过程,它可以制造一个星期的大多数量子点不到10美元每克公斤数量已经开始试用,根据行政长官乔治·威廉斯。

来源:BCC研究

在2002年的首次商业化应用的量子点起飞,美国加州纳米技术启动时量子点公??司推出了其第一量子点生物成像剂。连接到外部的点的化学基团可以钩到特定的细胞,例如,提供一个有用的发光标记来跟踪细胞的运动。几种不同尺寸的发射各种颜色的点,在同一时间可以用来跟踪多种细胞过程。

从最近的研究,提供了一个解决方案,一个长期存在的问题还知之甚少,的生物成像可以得到一个提升。部分量子点,特别是那些通过湿化学制备,往往随机闪烁和关闭。上个月,托德克劳斯在罗切斯特,纽约大学,和他的同事宣布,他们已经成功地消除闪烁的混合边界之间的核心镉,硒和锌,和外壳组成的后两个元素(X王 等人自然 459, 686-689,2009)。克劳斯认为非闪烁的颗粒可能是十年远离大规模生产,并且还不清楚是否发现将适用于其他量子点。但是,如果这样做,“该领域将采取相当的飞跃”,他说。

尽管生物成像业务产生大量的量子点开发人员明显总部设在纽约州特洛伊市,该公司分支点微调颜色的发光二极管(LED)的。点吸收由LED产生的相对宽范围的波长,而在一个更窄的范围内的发射光,产生非常特定的颜色。该公司已经开始销售装饰的量子点发光二极管串,从蔓越莓橘的颜色。

同时,Nanoco公司的首席执行官迈克尔·爱德曼表示,平板电视的背光灯,它依赖于公司的点应该是市场上的18个月内。它将结合的红色,绿色和蓝色的量子点发光二极管,更高效,发出更少的热量比传统的背光源,他说。

QD Vision公司的马萨诸塞州水城,是进入商业照明市场。该公司在2004年,麻省理工学院分离出来由五位学者,包括电气工程师塞特COE-Sullivan的资料,现在首席技术官,和Moungi Bawendi,谁帮助制定创建基于镉的湿化学方法量子点(CB美利,DJ诺里斯和MG Bawendi的 我。化学会志, 115, 8706,1993)。

QD Vision公司合作,在北卡罗莱纳州的夏洛特,Nexxus照明,量子点LED灯,适用于商业和家庭照明。在五月初亮相,灯光相结合的效率LED照明的白炽灯泡与温暖的颜色,丹按钮,QD Vision公司的首席执行长。他希望,不会产生刺眼的白光荧光灯泡和传统LED,这往往阻碍了消费者的灯将提供一个高效节能的替代白炽灯或卤素灯。该公司预计,灯,这将花费50美元到100美元之间,今年年底开始出货。

黄禹锡说,这种合作是一种常见的市场趋势。“很多这些公司倾向于依赖于大??公司做开发,并将其纳入自己的产品,”他说。

闪耀的光芒

太阳能发电也可以从微小的点。研究人员已经开始使用他们的太阳能聚光器 - 平板通道光从大面积,集中到一块太阳能电池板。有机染料,已集中在使用吸收和再发光,然后通过板反弹,直到它碰到的边缘上安装的太阳能电池。

但是,染料不擅长收获的红色光在阳光下,随着时间的推移,易于降解。量子点是更强大,可以收集光的光谱的远红外和紫外的两端,在拍摄的漫射光的阴雨天也比较好。但是,谁是发展太阳能聚光器在英国伦敦帝国学院,阿曼达查滕说,她挣扎,买量子点,有效地执行。

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价格仍然是一个重要的障碍。“目前,量子点是一千倍以上价格每克比有机染料,说:”查滕。对于一个商业上可行的太阳能聚光器,她说,量子点的价格需要下降100和1000之间的一个因素。

然而,尽管全球经济低迷,企业是乐观的。5月1日,Nanoco开始在伦敦证券交易所AIM市场上交易,已经看到了它的股价上升,从0.21英镑0.56英镑6月8日。Edelman说,该公司正忙于完成一个新的,大规模的生产设施,在曼彻斯特,与计划在亚洲的第二家工厂。“如果这个市场要起飞了,”他说,“我们需要大量的材料。” 

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