近日，中國科學技術大學俞書宏院士研究團隊，利用 “兩步催化生長”策略，實現了高質量、藍光活性ZnSe量子線的按需合成，有助于推進ZnSe環保量子線的應用，并有望為太陽能燃料和光電子學領域提供豐富的材料庫。
量子線是具有量子限域效應的一維半導體納米線，在光電子學、光化學轉化等領域具有應用價值。其中，ZnSe量子線是除鎘基半導體外，最典型的一類非重金屬的半導體，對環境無害。但此前的ZnSe納米線或是很細，具有強量子限域效應，僅表現為紫外吸收；或是很粗，具有塊體材料特性，無明顯激子吸收，因此均難以實現藍光區域的量子限域效應調制。
那如何精確控制ZnSe量子線的徑向和軸向尺寸，實現按需合成，以促進其進一步應用呢？
此次，中科大俞書宏院士團隊發展了一種“兩步催化生長”策略，可以對ZnSe量子線的直徑與長度進行獨立、高精度、大范圍的控制，實現了ZnSe量子線的精準制備，由此成功地在幻數尺寸ZnSe量子線和類塊材ZnSe納米線之間建立起了新的橋梁。相關成果發表于《國家科學評論》(National Science Review）。
研究人員發現，在立方相催化劑端點與纖鋅礦ZnSe量子線界面處存在一種新的外延生長取向，可從動力學上促進超細、無堆垛位錯的ZnSe量子線形成。這些量子線具有強量子限域效應，其尺寸均一、晶相純度高，因而在藍光區域表現出了超窄的激子吸收特性，其半高全寬(FWHM)可達13 nm（納米）以下。經表面硫醇鈍化后，他們進一步消除了量子線表面的電子捕獲陷阱，從而延長了載流子壽命并實現了高效光催化制氫過程。
中科大團隊的“兩步催化生長”策略可適用于多種膠體納米線的精準構筑，有望在未來為太陽能燃料和光電子學領域的發展提供豐富的材料庫。
