我们鲁振达教授与张伟华教授合作发展了一种简易高效的单量子点纳米光纤探针的制备方法,为实现单量子点的操控与基于单量子点探针的超高空间分辨多物理场检测技术提供了技术基础。该工作近日以Decorating fiber nanotip with single perovskite quantum dot and other luminescent nanocrystals synthesized in oil-phase为题发表(Nanotechnology 28 46LT02,doi.org/10.1088/1361-6528/aa8eb1)。
半导体量子点是一类重要的纳米光学探针,其发光性质对局域纳米尺度的物理化学性质极端敏感,为此可通过检测单量子点的发光性质实现超高空间分辨的力、热、电、磁等多物理场的测量。其空间分辨本领由量子点的尺寸决定,可达10纳米以下。然而,基于单量子点荧光的纳米检测技术面临两大挑战:(一)单量子点空间位置的精确控制问题,(二)单量子点荧光信号的强度与稳定性问题。而此项工作所发展的探针技术解决了量子点位置的精确控制问题。使用特殊制备的悬臂梁式纳米光纤探针可将单个量子点从基底上拾取,并通过纳米位移台实现单个量子点在三维空间的精确操控。利用悬臂式纳米光纤探针的优良机械特性与表面化学修饰工艺,该方法的成功率可达到70%,同时不需要复杂的闭环反馈装置来保证纳米光纤探针的完整(无断针等损毁现象)。
图. (a) 钙钛矿量子点;(b) 悬臂式纳米光纤探针;(c) 单量子点探针的光学照片。
此外,为解决量子点荧光信号弱且不稳定的问题,鲁振达教授课题组改进了钙钛矿量子点的制备方法,可实现高稳定度的钙钛矿量子点。其光吸收截面比传统CdSe量子点高两个数量级,同时具有发光稳定性高,无闪烁现象的特性。该工作也于今年发表(Nanoscale 9, 7391)。
我们硕士研究生钱玉与助研邢星为该论文的并列第一作者,鲁振达教授与张伟华教授为本文通讯作者,徐飞教授在光纤探针制备方面提供了宝贵的帮助。该工作获得了科技部纳米专项,国家自然科学基金创新群体及面上项目,中组部 等项目的经费资助。
(张伟华 供稿)