去年（nián）10月，諾貝爾物理學獎頒給了發（fā）明藍（lán）光發光二極管的數位日裔（yì）科學家，“白熾燈（dēng）點亮了20世紀，LED點亮了21世紀”，從頒獎詞（cí）看出，發光二極管即（jí）LED是公認的下一代顯示（shì）與（yǔ）照明技術（shù）的核（hé）心器件。幾十天後，一篇來自中（zhōng）國科學家的論文在《自然》上發表，報道（dào）了在量子點（diǎn）發光二（èr）極管領域取（qǔ）得的重要研究進展。

　　量子（zǐ）點能大大提高二極管的發光性能（néng）

　　“發光（guāng）材料對人類的重要（yào）性，決定了量子點會成為明星材料。”彭笑剛認為。

　　光是能量的一種形式，當物質中的電子從一個高能級躍（yuè）遷到一個相對較低的空能級，能量就會被釋放——如果這份能（néng）量以光的形式表現出來，就會看到（dào）這個物質在發光。

　　科（kē）研人員解釋（shì）說，在半導體材（cái）料中，如（rú）果（guǒ）電子掉進空能級（jí）的空穴，就會發（fā）出光子，這被稱為“電子空穴複合”。然而，能複合的電子和空（kōng）穴在物質中並不是常存在的（de），複合過程需要電激發或光激發。發光二（èr）極管就是電激發的（de）發光器件。

　　發光二極管通電時，電子（zǐ）和空穴在電場作用下發生遷移，它（tā）們在相遇（yù）時有可能發生複合，但這個過程（chéng）並不容易。它們要有緣邂逅，發生（shēng）相互作用形成“電（diàn）子—空穴對”，最終才能在適合條件下複合，發出（chū）幸福的象征——光子。

　　為了保證一個較（jiào）高的複合效率，科研人員（yuán）常會提供一個複合介質，也就是“發光材（cái）料”。在這類材料（liào）裏安排電子和（hé）空穴“相親”，成功幾率會大大提高。學名叫“可溶的無機半導體納米晶”，簡稱為溶液納米晶的量子點，正（zhèng）是非常優異的發光介質（zhì），隻要電子和空（kōng）穴一對一的進入到量子點，就會複合發光，發光量子（zǐ）效率可以高達100%。

　　彭笑剛課題組正（zhèng）是合成了（le）一（yī）種適合於LED的量子點發光材料，然後與浙江大學金一政課題組合作做成了新型的量子點發光二極管。同時（shí）精巧地設計了結構，讓電（diàn）子減緩“步伐”，空穴則加快腳步，促成電子與空穴的有效相（xiàng）會，大大提升了量子點發光二極管的（de）高效率發光性能和穩定性。

　　這（zhè）也恰恰解決了彭笑剛所認為的兩個關鍵問題——要讓量子點發光二極管達到（dào）現實（shí）應用水平，一是怎樣量身定製適用於LED的量子點材料;二是怎樣（yàng）設計其結構，以達到最大的（de）電光（guāng）轉換效率。

　　至關重要（yào）的量子（zǐ）點，究竟是一（yī）種什麽材料呢?

　　不同尺寸的量子點，能（néng）表現不同的顏色

　　“量（liàng）子點是一種（zhǒng）納米尺寸的半導體晶體，它的三維尺寸（cùn）都在（zài）100納米以下。把它們放入溶液，從此人類有（yǒu）了一類全新的材料，它們具有（yǒu）晶體和溶液的雙（shuāng）重性質。從化學角度講，甚至是一類全新的分子;從材料的前途看，它（tā）代表（biǎo）著（zhe）很多新的可能性。”彭笑剛說。

　　量子點的大小，大概（gài）是一根頭（tóu）發絲直徑的十萬分之一，人眼已經無（wú）法（fǎ）看到。正是在納米尺度，量子點表現出了量子效應——當這些半（bàn）導體晶體做到小到納米尺度，不同的尺寸就可以發出不同顏色的光，即使是（shì）尺寸相差幾個或（huò）十幾個原子。而通過調整量（liàng）子點（diǎn）的尺（chǐ）寸，就能得到所（suǒ）需顏色的光。比如硒（xī）化鎘這種半導體納米晶，在2納米時發出的是藍色光（guāng），到8納米的尺寸時發出的就是紅色光，中間的尺寸呈現綠（lǜ）色黃色橙色等。

　　“使用不（bú）同尺寸的量子點，我們將會看到不（bú）同的顏色，而且（qiě）色彩（cǎi）非常鮮豔。”參與（yǔ）課題（tí）合作的杭州納晶科技公司的趙飛博士說，量子點的名字，也正是來源於半導體納（nà）米晶的量子尺寸效應。

　　長期以來，量子點的（de）合成依賴於（yú）一些特別活潑的、毒（dú）性特別高的物質，見到空氣就會爆炸，必（bì）須保存在冰箱裏。彭笑剛在國外時較早的貢獻在於，找到了一種“綠（lǜ）色（sè）”有機溶劑路線，隻要有一個普通的化學合成實驗室就可以做量子點（diǎn）的（de）簡便合成。之後，又進一步係統探索了量子點生長機理（lǐ），使得相對高質量的量子點的（de）範圍逐步擴（kuò）大到多種類半導（dǎo）體。很快，這條“綠色”路線（xiàn）在全世界推廣。

　　“最後找（zhǎo）到（dào）的方法，就是通過理解晶（jīng）體生長的特殊機製，用常見的化學品取代昂貴的不穩（wěn）定原料。科學就是這麽回（huí）事，沒找到之（zhī）前一頭霧水，找到之後覺得挺簡單（dān）。”彭笑剛（gāng）說。