人造原子-量子點(diǎn)什么是量子點(diǎn)？·量子點(diǎn)是準(zhǔn)零維的納米材料，由少量的原子所構(gòu)成。粗略的說，量子點(diǎn)的三個(gè)維度的尺寸都在100納米以下，外觀恰似一極小的點(diǎn)狀物，其內(nèi)部電子在各方向上的運(yùn)動(dòng)都受到局限，所以量子局限效應(yīng)特別顯著。由于量子局限效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致類似原子的不連續(xù)電子能級(jí)結(jié)構(gòu)，因此量子點(diǎn)又被稱為“人造原子”?？茖W(xué)家已經(jīng)發(fā)明許多不同的方法來制造量子點(diǎn)，并預(yù)期這種納米材料在21世紀(jì)的納米電子學(xué)上有極大的應(yīng)用潛力。什么是量子點(diǎn)？若要嚴(yán)格定義量子點(diǎn)，則必須由量子力學(xué)出發(fā)。電子的物質(zhì)波特性取決于其費(fèi)米波長。λF

=

2π

/

kF在一般的材料中，電子的波長遠(yuǎn)小于材料的尺寸，因此量子局限效應(yīng)不顯著。如果將某一個(gè)維度的尺寸縮到小于一個(gè)波長，此時(shí)電子只能在另外兩個(gè)維度所構(gòu)成的二維空間中自由運(yùn)動(dòng)，這樣的系統(tǒng)我們稱之為量子井；如果我們?cè)賹⒘硪粋€(gè)維度的尺寸縮到小于一個(gè)波長，則電子只能在一維方向上運(yùn)動(dòng)，我們稱之為量子線；當(dāng)三個(gè)維度的尺寸都縮到一個(gè)波長以下時(shí)，就成為量子點(diǎn)了。由此可知，真正的關(guān)鍵尺寸是由電子在材料內(nèi)的費(fèi)米波長決定。量子點(diǎn)的制備方法目前，量子點(diǎn)的制備方法主要有以下四種.1.化學(xué)溶膠法：以化學(xué)溶膠方式合成，可制作復(fù)層量子點(diǎn)，過程簡單，且可大量生產(chǎn)。量子點(diǎn)的制備方法2.自組成法：采用分子束磊晶或化學(xué)氣相沉積過程，并利用晶格不匹配的原理，使量子點(diǎn)在特定基材表面自聚生長，可大量生產(chǎn)排列規(guī)則的量子點(diǎn)。在GaAs基材上以自組成法生長InAs量子點(diǎn)的STM影像量子點(diǎn)的制備方法3.微影蝕刻法：以光束或電子束直接在基材上蝕刻制作出所要之圖案，由于相當(dāng)費(fèi)時(shí)因而無法大量生產(chǎn)。以GaAs基材蝕刻窄圓柱式量子點(diǎn)之SEM影像

量子點(diǎn)的制備方法

4.分閘法：以外加電壓的方式在二維量子井平面上產(chǎn)生二維局限，可控制閘極改變量子點(diǎn)的形狀與大小，適合用于學(xué)術(shù)研究，無法大量生產(chǎn)。分閘法產(chǎn)生量子點(diǎn)之SEM圖像量子點(diǎn)的性質(zhì)和用途量子點(diǎn)可視為電子物質(zhì)波的共振腔，電子在量子點(diǎn)內(nèi)會(huì)有類似電磁波在一般共振腔中的共振現(xiàn)象。當(dāng)局限位能壁較薄時(shí)，量子點(diǎn)中的電子可因?yàn)榇┧硇?yīng)而逃離，我們稱之為開放式量子點(diǎn)，類似一個(gè)開放式共振腔，此時(shí)電子能級(jí)不再式穩(wěn)態(tài)，而是一種準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)，電子停留在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)約一個(gè)生命周期后，就會(huì)逃離量子點(diǎn)。量子點(diǎn)的性質(zhì)和用途量子點(diǎn)的用途相當(dāng)廣泛，例如：可用于藍(lán)光輻射、光感測元件、單電子晶體、記憶儲(chǔ)存、觸媒以及量子計(jì)算等，在醫(yī)療上更利用各種光波長不同的量子點(diǎn)制成熒光標(biāo)簽，成為生物檢測用的“納米條碼”。量子點(diǎn)在生物上的應(yīng)用量子點(diǎn)通常以CdSe為核、CdS或ZnS為殼的核-殼型納米體，與傳統(tǒng)的有機(jī)染料相比，它有其獨(dú)特的性質(zhì)：量子點(diǎn)具有較大的斯托克位移和狹窄對(duì)稱的熒光譜量子點(diǎn)在生物上的應(yīng)用量子點(diǎn)在生物上的應(yīng)用將不同熒光特征的量子點(diǎn)組合進(jìn)內(nèi)部鏤空的高分子小球,從而形成具有不同光譜特征和亮度特征的可標(biāo)記到生物大分子上的熒光納米球。Taylor等人用納米球標(biāo)記的蛋白質(zhì)來測定拉直的單個(gè)DNA分子，EcoRI酶能與20nm大小的熒光納米球通過酰胺鍵結(jié)合，通過12個(gè)氫鍵識(shí)別雙螺旋DNA分子的特定順序量子點(diǎn)在生物上的應(yīng)用量子點(diǎn)在生物上的應(yīng)用·溫度的高低直接影響到量子點(diǎn)顆粒的大小，一般情況T越高，制得量子點(diǎn)的顆粒越小，發(fā)出的熒光波長越短，因此顆粒大小不同的量子點(diǎn)，可以顯示出不同的顏色：量子點(diǎn)在生物上的應(yīng)用用于追蹤神經(jīng)細(xì)胞膜中的氨基乙酸受體的活動(dòng)性及擴(kuò)散性生物芯片技術(shù)：量子點(diǎn)色彩的多樣性滿足了對(duì)生物高分子（蛋白質(zhì)、DNA）所蘊(yùn)含海量信息進(jìn)行分析的要求：

將聚合物和量子點(diǎn)結(jié)合形成聚合物微珠，微珠可以攜帶不同尺寸（顏色）的量子點(diǎn)，被照射后開始發(fā)光，經(jīng)棱鏡折射后傳出，形成幾種指定密度譜線（條形碼），這種條形碼在基因芯片和蛋白質(zhì)芯片技術(shù)中有光明的應(yīng)用前景幻彩量子點(diǎn)制防偽鈔票·由于量子點(diǎn)的大小反射出不同顏色的可見光（2nm的量子點(diǎn)可反射出綠光，5nm則反射出紅光），美國曼徹斯特大學(xué)化學(xué)教授奧布賴恩有意用它來制造新的防偽鈔票上的條碼。探測DNA及蛋白質(zhì)的性質(zhì)·研究人員已經(jīng)能夠把多種量子點(diǎn)的混合物封裝進(jìn)百萬分之一米直徑的橡膠球內(nèi)，這些橡膠小球會(huì)放射出