台灣清大研發全球最亮量子光源打破世界紀錄
來自台灣清大的消息顯示,該校材料系林皓武教授透過自行研發是的噴霧合成法,研發出穩定性極高且自我修復能力的量子點。其產生的單光子亮度更打破世界紀錄,成為室溫條件下最亮的量子光源材料,可望引領未來量子通訊及量子計算應用的重大突破。
據悉,鈣鈦礦量子點是量子光源的明日之星,但其卻穩定性不足。林皓武教授指出,比起其他的量子光源,鈣鈦礦量子點可在室溫下實現單光子放光,且具有高量子產率、高色純度等優良的光學特性,其近年來在國際材料研究領域受到極大的關注;但其缺點是壽命不長,激發發光後只能存活數分鐘,成為應用上難以突破的障礙。
針對鈣鈦礦量子點的穩定性問題,林皓武教授研究團隊獨家研發噴霧合成法,大幅增加兩種溶液的接觸表面積,使其能夠在量子點外表包覆一層均勻的有機保護層,在連續24小時的高強度激發下,仍維持高亮度。
林教授指出,用這種噴霧合作成法製備的鈣鈦礦量子光源,只要用其他量子光源約1%的能量激發,它的單光子亮度就能達到每秒900萬光子數,已創下世界紀錄,成為史上最亮的光子源;此外,它的高單光子純度高達98%,兼具高亮度、高純度及高穩定度等眾多優點。
更令人驚喜的是,林皓武教授表示,以此方式製備的鈣鈦礦量子點還具有獨特的自我修復能力,在極高強度雷射的激發下遭到損壞、亮度衰煺後,只要休息幾分鐘,就能重新恢復原來的高亮度。
林教授解釋,如果將製備量子點晶體的程序比喻為包水餃,過去科學家一直碰到水餃破皮的問題,有人只好改用不同材料的水餃皮,也有人想辦法把水餃皮包厚一點、或包兩層,“我做的事很簡單,就是不斷改良包水餃的手法。”林教授謙虛地說。
該項重大突破由林皓武指導博士生,以及本校物理系褚志崧副教授、美國西北大學化學系夏勒(Richard Schaller)教授跨國合作共同完成。
附:量子光源性能比較(來源:台灣清大官網)