清大研發 全球最亮量子光源

國立清華大學材料系教授林皓武(中)透過自行開發的噴霧合成法,指導博士生許博惟(左)、莊詠棠(右)研發出穩定性極高,還有自我修復能力的鈣鈦礦量子點。(清大提供)

 鈣鈦礦量子點是量子光源的明日之星,但非常不穩定,清華大學材料系教授林皓武透過噴霧合成法,在10奈米的鈣鈦礦量子點上均勻長出有機保護層,研發穩定性極高有自我修復力的量子點,是未來量子通訊及量子計算應用的重大突破。研發成果登上國際期刊ACS Nano封面。

 清大指出,這項重大突破是由林皓武指導博士生許博惟、莊詠棠,並與清華物理系副教授褚志崧、美國西北大學化學系教授夏勒跨國合作共同完成。

 林皓武說,比起其他的量子光源,鈣鈦礦量子點在室溫下實現單光子放光,具有高量子產率、高色純度等優良特性,可應用在高速的計算、通訊及螢幕,近年來在國際材料研究領域受到極大的關注,但它的缺點就是壽命不長,激發發光後只能存活數分鐘,成為應用上難以突破的障礙。

 其他研究單位過去製備鈣鈦礦量子點的方式是直接將2種溶液注入混合,林皓武研究團隊則獨家研發噴霧合成法,大幅增加2種溶液的接觸表面積,可在量子點外表包覆一層均勻的有機保護層,連續24小時高強度激發下,仍維持高亮度,一舉解決鈣鈦礦量子點穩定性不佳的問題。

 林皓武指出,用這種噴霧合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,它的高單光子純度也高達98%,兼具高亮度、高純度及高穩定度等眾多優點。

 他表示,更令人驚喜的是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、亮度衰退後,只要休息幾分鐘,就能重新恢復原來的高亮度。

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