激发态量子点的第一次三维成像

量子点正迅速成为新兴应用和研究的中心，从增强液晶电视和薄膜太阳能电池到高速数据传输和荧光标记在生物医学应用中的发展。

图片说明：
顶：一个有缺陷的激光激发的量子点侧面图像（绿色）推出，呈现一个不同的方向。
STM：传统的STM图像的量子点前（右）和后一卷（左）。
SMA：切片通过激发量子点的电子密度在同一卷后。
DFT（密度泛函理论）：三维量子计算量子点缺陷投影切片在两方向与实验结果的比较。信用：Martin Gruebele

研究人员仍在研究如何精确控制这些纳米颗粒的生长及其潜在的量子行为。例如，在半导体材料的生产过程中形成缺陷，所以相同的点在组成上可能不同。

为了更好地了解这些缺陷，以及它们是有害的还是有利的，一个来自伊利诺伊大学和华盛顿大学的美国研究小组首次证明了电子激发的量子点在多个方向上的成像。他们在本周出版的《化学物理学杂志》上发表了他们的发现。

“如何理解存在的缺陷定位激发量子点的电子状态，将有助于促进这些纳米粒子的工程，”Martin Gruebele说，香槟和来自伊利诺伊大学的研究报告的合著者。

缺陷通常被认为是一个麻烦，但在量子点应用程序中，它们是通过掺杂任何数量的材料来实现特定功能而特意创建的。“[ M ]伊辛的原子在量子点或替代另一种原子的缺陷，将改变电子结构和改变半导体、催化或其他纳米颗粒的性质，”Gruebele说。“如果我们能更好地描述它们，精确地控制它们是如何产生的，缺陷将成为理想的掺杂剂，而不是令人讨厌的东西。”

2005，Gruebele的团队创造了一种新的成像技术，称为单分子吸收扫描隧道显微镜（sma-stm），结合扫描的激光光谱分辨率显微镜的空间分辨率高。sma-stm允许单个纳米粒子在激光束成像，所以他们的电子激发的结构可以是可视化。

利用扫描隧道显微镜细而尖的金属丝尖端，将激光激发的量子点滚到不同方向的图像切片上。这些薄片可以结合起来重建电子激发量子点的三维图像。

虽然本文的研究仅限于硫化铅和硒化镉/硫化锌量子点，该技术可能扩展到其他组合物中。此外，sma-stm还可以用来探索其他的纳米结构，如碳纳米管和光催化金属团簇。

研究人员目前正在努力推进sma-stm成单个的粒子成像技术。但是，在sma-stm成为“真正的单粒子成像方法，“他们还必须确保扫描和滚动不破坏纳米当它被重新定位。

“我们推测，在未来，它可能会在量子点的损害可以在重复操作避免做单粒子成像，”Gruebele说。

单粒子成像能提供比传统摄影挑出个别纳米粒子的缺陷而不是重新创建平均三维图像相结合的多粒子的测量更清晰的图片。