【希望之聲2023年5月29日】（希望之聲記者啟術綜合編譯）

「理化學研究所」是日本最大的私人綜合研究機構，以其在各種科學領域的高質量研究而聞名。該所新興物質科學中心的科學家們近來成功開發出一種功能類似於金屬的半導體量子點的「超晶格」材料。

研究發現，這種新材料的導電性比現有的量子點顯示器高一百萬倍，而單個量子點的量子封閉性依然存在。研究小組預測，量子點「超晶格」的能力將得到顯著提高。這一進步可能會徹底改變數子點技術，從而在電致發光設備、激光器、熱電設備和感測器中實現新的應用。

半導體膠體量子點由於其特殊的光學特性而引起了科學界極大的研究興趣。這些特性是由量子限制效應引起的。它們用於太陽能電池，在那裡，它們可以提高能量轉換的效率，生物成像。它們可被用作熒光探針、電子顯示器、甚至量子計算。它們可以捕獲和操縱單個電子的能力。然而，讓半導體量子點有效導電一直是一個重大挑戰，在組件中缺乏方向順序的特點阻礙了它們被充分利用。

該研究小組在《Nature Communications》雜誌上介紹了這項研究，為實現這一目標做出重大貢獻。該小組由理化學研究所新興物質科學中心的Bisri和Yoshihiro Iwasa領導。

實現這一目標的關鍵，是讓「晶格」中的單個量子點在沒有配體的情況下「外延」直接相互連接，並以精確的方式定向它們的小平面。研究人員測試了他們創造的硫化鉛半導體材料的導電性。當他們使用雙電層晶體管增載入流子密度時，他們發現在某個點，它的導電性比目前量子點顯示器的導電性高一百萬倍。重要的是，單個量子點的量子限制仍保持不變。這意味著，儘管它們具有類似金屬高導電性，但不會失去其功能。

該項目的首席研究員之一Iwasa說：「半導體量子點一直顯示出其光學特性的前景，但它們的電子遷移率一直是一個挑戰。我們的研究表明，對組件中量子點的精確取向控制，可以導致高電子遷移率和金屬行為。這一突破可能為在新興技術中使用半導體量子點開闢新途徑。」

他們計劃對這類材料進行進一步的研究，並相信它可以極大地提高量子點超晶格的性能。除了改進現有設備外，它還可能帶來新的應用，例如，真正的全量子點直接電致發光設備、電驅動激光器、熱電設備以及高靈敏度探測器和感測器。而以前，這些應用都超出了量子點材料的範圍。

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