未来可期!开辟半导体材料研究的新领域
半导体量子点（quantum dots, QDs）是由数百到数千个原子组成的粒径介于1-100nm的无机纳米粒子。其中IIB-VIA族半导体量子点由于制备简单、光学性质优异而得到广泛的关注，常见的IIB-VIA族半导体量子点主要有CdSe、ZnSe、CdTe、CdS、ZnS等。目前半导体量子点的研究已经成为物理、化学、材料学和生物学等多种学科的交叉点，开辟了半导体材料研究的新领域。
01
半导体量子点的特性
一. 经修饰后生物相容性好
经过各种化学修饰之后，量子点可以与生物分子特异性连接；尺寸小，可通过吞噬作用进入细胞；毒性低，对生物体危害小，可进行生物活体标记和检测。
二. 荧光寿命长
可达数十纳秒（20ns-50ns），而多数生物样本的自发荧光衰减的时间为几纳秒（ns）。这使多数自发荧光背景衰减时，量子点荧光仍然存在，可得无背景干扰的荧光信号。
三. 激发波长范围宽
可以使用小于发射波长的任意波长的激发光激发，因此可用同种激发光同时激发不同尺寸的量子点，发射出不同波长（颜色）的荧光，可用于多组分同时检测。
四. 荧光强度强
半导体量子点比常用的有机荧光染料要强很多，还具有较强的量子点抗光漂白能力（光漂白是指由光激发引起发光物质分解而使荧光强度降低的现象），因此可以对所标记的物质进行长时间的观察，并可毫无困难地进行相关界面的修饰和连接。
02
半导体量子点的应用
一、生物学应用
半导体量子点越来越多的作为生物荧光探针用于细胞接受体和体内成像对比，在这些应用中，与传统的有机染料相比较，量子点的高光学稳定性允许长时间的生物过程的跟踪。利用不同颜色发光的量子点可被同一波长的光激发这一性质，还可实现细胞的多色成像。除了成像应用之外，半导体量子点在药物输送、临床诊断、光动力疗法、DNA杂交和RNA分析等领域中也得到了应用。
二、分析化学应用
量子点的发光与量子点表面的状态的关系非常密切，特定物质与量子点表面发生化学或物理交互左右会影响电子-空穴的结合效率，从而使得量子点可以作为荧光探针应用在光学传感器上。已有的报道表明，半导体量子点可实现对无机金属离子（如Cu2+、Ag+、Fe3+、Zn2+等）实现灵敏的选择性检测，也可以用于气体分子的传感。
三、器件应用
由于半导体量子点具有较强的量子效应，使得其在单电子器件、存储器以及各类光电器件等方面具有极广阔的应用前景。相比于制冷型光电探测器，基于量子点的光电探测器可以在室温下工作。此外，以量子点结构为有源区的量子点激光器理论上具有更低的阈值电流密度、更高的光增益、更高的特征温度和更宽的调制带宽等优点，将使半导体激光器的性能有一个大的飞跃，对未来半导体激光器市场的发展方向影响巨大。
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