Perovskiet-kwantumstippen zijn de rijzende sterren van kwantumstralers, maar hun inherente instabiliteit heeft hun ontwikkeling belemmerd. Professor Hao-Wu Lin van de afdeling Materials Science and Engineering, Universitair hoofddocent Chih-Sung Chuu van het departement Natuurkunde, en professor Richard Schaller van de afdeling Scheikunde aan de Northwestern University in de Verenigde Staten hebben samen een perovskiet-kwantumemitter ontwikkeld met een hoge stabiliteit en zelfhelend vermogen door een zelf ontwikkelde, eenvoudig, en economische procedure-spray-synthese methode. De ongekende helderheid van één foton van deze kwantumstippen breekt het wereldrecord, waardoor ze de helderste kwantumemittermaterialen bij kamertemperatuur worden en een grote doorbraak betekenen in zowel kwantumcommunicatie als kwantumcomputers.

Lin zei dat in tegenstelling tot andere kwantumstralers, perovskiet-kwantumstippen kunnen enkele fotonenemissie bij kamertemperatuur realiseren en hebben uitstekende optische eigenschappen, zoals hoge kwantumopbrengst en hoge kleurzuiverheid, waardoor ze ideaal zijn voor beeldschermen en high-speed computing en communicatie. In recente jaren, perovskiet kwantumstippen hebben veel aandacht getrokken onder de internationale materiële gemeenschap. Echter, hun ontwikkeling is belemmerd door hun korte levensduur, die slechts enkele minuten onder opwinding kan overleven.

De traditionele methode voor het bereiden van perovskiet-kwantumdots is om twee verschillende oplossingen direct te injecteren en te mengen. Daarentegen, Het onderzoeksteam van Lin heeft een sproeisynthesemethode ontwikkeld die het contactoppervlak van twee verschillende oplossingen aanzienlijk vergroot, waardoor het mogelijk wordt om een ​​uniforme beschermende organische laag op het oppervlak van de quantum dots te laten groeien. Bijgevolg, de perovskiet-kwantumdots behouden hun helderheid, zelfs na 24 uur intensieve continue excitatie, wat aangeeft dat ze de slechte stabiliteit van perovskiet-kwantumdots overwinnen.

Verrassend genoeg, de op deze manier bereide perovskiet-kwantumdots hebben ook een uniek zelfherstellend vermogen. Hoewel de kwantumstippen zijn beschadigd en vervallen door extreem hoge intensiteitsexcitatie, ze herstellen hun oorspronkelijke helderheid na een paar minuten "rusten". Het onderzoek van het team is gepubliceerd in ACS Nano , en is ook gekozen als omslag van het komende nummer.

Lin vergelijkt onderzoekers met chefs, en correleert het bereiden van kwantumstippen met het maken van dumplings. Sommigen hebben geprobeerd verschillende materialen te gebruiken, anderen hebben geprobeerd dikkere wikkels te gebruiken, en weer anderen hebben geprobeerd de wikkels te verdubbelen, maar hij koos voor een andere benadering:hij bleef gewoon de methode verfijnen die werd gebruikt voor het verpakken van de dumplings.

De eerste auteur van het tijdschriftartikel is NTHU-promovendus Bo-Wei Hsu. Herinnerend aan het moment waarop hij voor het eerst getuige was van het zelfgenezend vermogen van kwantumstippen, hij zei, "Na een periode van sterke opwinding, de kwantumstippen werden geleidelijk gedimd, maar na een tijdje, ze herstelden hun oorspronkelijke helderheid, en ik kon mijn ogen nauwelijks geloven!" Hsu deed de experimenten herhaaldelijk en bevestigde uiteindelijk dat de kwantumstippen inderdaad dit zelfgenezend vermogen bezitten.

Lin wees erop dat een perovskiet-kwantumstraler bereid met deze sproeisynthesemethode slechts ongeveer 1% van de excitatie-intensiteit vereist die nodig is voor andere kwantumstralers, en de helderheid van één foton is zo hoog als 9 miljoen fotonen per seconde, wat een nieuw wereldrecord is. In aanvulling, de zuiverheid van één foton is vrij hoog, namelijk 98%.