金属魔法：用半导体量子点打造梦想材料

研究人员开发出了一种半导体量子点的“超晶格”，它的功能类似于金属。图片来源：美国《赛特科技日报》

据最新一期《自然·通讯》杂志报道，包括日本RIKEN新兴物质科学中心研究人员在内的团队成功创造了一种由硫化铅半导体胶体量子点组成的“超晶格”，研究人员在这种晶格中实现了类似金属的导电性，导电性比目前的量子点显示器高100万倍，且不会影响量子限制效应。这一进步可能会彻底改变量子点技术，从而在电致发光设备、激光器、热电设备和传感器中实现新的应用。

半导体胶体量子点由于其特殊的光学性质而引起了人们极大的研究兴趣，这些性质是由量子限制效应引起的，能应用于太阳能电池，提高能量转换的效率；在生物成像中，它们可用作荧光探针、电子显示器；科学家甚至可以将它们捕获和操纵单个电子的能力用于量子计算。

然而，让半导体量子点高效导电一直是一个重大挑战，阻碍了它们的充分利用。这主要是因为它们在组装中缺乏方向顺序。

此次研究实现突破的关键是让晶格中的各个量子点直接相互连接，不需要配体，并以精确的方式定向它们的面。

研究人员测试了新材料的导电性，当使用双电层晶体管增加载流子密度时，发现在某个点上，它的导电性比目前量子点显示器的导电性高100万倍。重要的是，单个量子点的量子限制仍然保持不变，这意味着尽管它们的导电性很高，但不会失去功能。

研究人员表示，对组装中的量子点进行精确的定向控制可以导致高电子迁移率和金属行为。这一突破可能为在新兴技术中使用半导体量子点开辟新的途径。