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· 特性及優(yōu)勢(shì)
· 應(yīng)用前景
· 發(fā)展歷程
· 最新進(jìn)展

量子材料屬于一大類(lèi)新材料——溶液納米晶中的一種。溶液納米晶具有晶體和溶液的雙重性質(zhì)，量子材料是其中馬上具有突破性工業(yè)應(yīng)用的材料。量子納米材料的物理、化學(xué)特性既不同于微觀的原子、分子，也不同于宏觀物體，對(duì)它的研究，可以把人們探索自然、創(chuàng)造知識(shí)的能力延伸到介于宏觀和微觀物體之間的中間領(lǐng)域。這將是一個(gè)全新的領(lǐng)域，將主導(dǎo)未來(lái)數(shù)十年的技術(shù)創(chuàng)新路徑，影響極其深遠(yuǎn)。

特性及優(yōu)勢(shì)

與其他納米晶材料不同，量子材料是以半導(dǎo)體晶體為基礎(chǔ)的，尺寸在1~100納米之間，每一個(gè)粒子都是單晶。
量子材料的優(yōu)勢(shì)來(lái)源于半導(dǎo)體納米晶的量子限域效應(yīng)，或者量子尺寸效應(yīng)。當(dāng)半導(dǎo)體晶體小到納米尺度（1納米大約等于頭發(fā)絲寬度的萬(wàn)分之一），不同的尺寸就可以發(fā)出不同顏色的光。

應(yīng)用前景

        目前，納米材料和納米結(jié)構(gòu)是當(dāng)今新材料研究領(lǐng)域中最富有活力、對(duì)未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展都有著十分重要影響的研究對(duì)象，也是納米科技中最為活躍、最接近應(yīng)用的重要組成部分。納米半導(dǎo)體材料——量子材料脫穎而出，并以其跨時(shí)代意義的應(yīng)用前景，給科學(xué)界帶來(lái)了無(wú)限遐想。有科學(xué)家就認(rèn)為，量子材料將會(huì)成為發(fā)展新特性、新效應(yīng)、新原理和新器件的基礎(chǔ)，成為基礎(chǔ)科學(xué)的新基石。
        生物醫(yī)療領(lǐng)域
        量子材料可以應(yīng)用在生物醫(yī)療領(lǐng)域。通過(guò)量子材料把細(xì)胞的骨架完全顯示出來(lái)。與其它種類(lèi)的檢測(cè)手段相比，量子發(fā)光材料做檢測(cè)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可以利用量子材料的不同顏色來(lái)同時(shí)檢測(cè)多種病菌或者農(nóng)藥殘留，而且因?yàn)榱孔硬牧衔漳芰Ψ浅４?，能夠大大提高靈敏度。
        照明產(chǎn)業(yè)
        量子材料也能應(yīng)用于照明產(chǎn)業(yè)。目前照明消耗的能量大致相當(dāng)于電能的20%。但人造光源的光效率是很低的。例如，照明質(zhì)量高的白熾燈，光效只有2%。如果能把效率提高到20%，就意味著能節(jié)省能源消耗的20%。美國(guó)能源部的固態(tài)照明路線(xiàn)圖寫(xiě)了一段話(huà)：量子材料在人類(lèi)照明領(lǐng)域?qū)⑵鸬街匾饔谩?br />

移動(dòng)設(shè)備

亞馬遜的Kindle Fire HDX 7及曲面電視QH8800S-CUD，都已走進(jìn)我們的日常生活當(dāng)中。尤其TCL量子材料曲面電視實(shí)現(xiàn)了高達(dá)110%的超高色域，一舉打破了LED電視產(chǎn)業(yè)十多年來(lái)的色域瓶頸，有力證明了量子材料技術(shù)對(duì)各個(gè)產(chǎn)業(yè)的巨大顛覆力。
此外京東方等半導(dǎo)體顯示企業(yè)，看中量子材料技術(shù)為液晶顯示器所帶來(lái)的高色域，已全面展開(kāi)對(duì)量子材料背光等相關(guān)技術(shù)的研究，并推出多項(xiàng)產(chǎn)品。蘋(píng)果也在去年申請(qǐng)了一項(xiàng)對(duì)量子材料顯示技術(shù)研究的相關(guān)專(zhuān)利。蘋(píng)果未來(lái)的產(chǎn)品或采用量子材料顯示技術(shù)，提升視網(wǎng)膜顯示屏的色彩精度、改善圖像質(zhì)量，為其產(chǎn)品帶來(lái)新的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

新能源領(lǐng)域

        2010年富士通等成立的風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)“QDLaser”與東京大學(xué)合作量產(chǎn)了面向光通信市場(chǎng)的量子激光器。量子激光器比傳統(tǒng)激光器的耗電量小，相對(duì)于光輸出溫度變化的穩(wěn)定性高。
        2010年代應(yīng)用于太陽(yáng)能電池的開(kāi)發(fā)活躍起來(lái)。如果在太陽(yáng)能電池單元上采用量子材料，就可以使用原來(lái)無(wú)法利用的波長(zhǎng)。也就是說(shuō)，能夠制造效率非常高的太陽(yáng)能電池。
        2012年?yáng)|京大學(xué)利用基于量子的中間能帶方式太陽(yáng)能電池單元證實(shí)，單元轉(zhuǎn)換效率高達(dá)20%以上。
        2013年日本物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)（NIMS）也在中間能帶方式的量子型太陽(yáng)能電池單元上成功采用了以前難以使用的450～750nm區(qū)域的波長(zhǎng)。

通信技術(shù)

        量子還能夠應(yīng)用于量子計(jì)算機(jī)及量子加密通信等新一代信息處理和通信技術(shù)。
        2011年10月，中國(guó)在國(guó)際上首次成功實(shí)現(xiàn)百公里內(nèi)量子實(shí)現(xiàn)信息傳輸，這為中國(guó)發(fā)射全球首顆“量子通信衛(wèi)星”奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
        2013年11月19日香港《大公報(bào)》刊文稱(chēng)，為防止信息被竊聽(tīng)的最有效方法是進(jìn)行加密，中國(guó)在量子通信領(lǐng)域已經(jīng)走在世界前列，并在潛艇上先行先試，深海保密通信取得了成功。
        2014年2月日本東京大學(xué)采用GaN類(lèi)納米線(xiàn)量子，成功地在室溫下生成了單一光子。單一光子源是實(shí)現(xiàn)在單個(gè)光子上承載信息的信息處理（量子信息處理）的重要元件之一。

發(fā)展歷程

        量子材料領(lǐng)域的發(fā)端，大約在70年代末。當(dāng)時(shí)，西方國(guó)家的化學(xué)家受石油危機(jī)的影響，想尋找新一代能利用太陽(yáng)能的光催化和光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。借鑒半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池的原理，化學(xué)家們開(kāi)始嘗試著在溶液中制備半導(dǎo)體小晶體，并研究它們的光電性質(zhì)。有代表性的人物，包括美國(guó)的bard和brus、前蘇聯(lián)的ekimov、德國(guó)的henglein等。
        從80年代開(kāi)始，生物學(xué)家對(duì)量子材料也產(chǎn)生了濃厚的興趣。在經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)之后，量子材料制備技術(shù)得到不斷提高。當(dāng)它1998年第一次被作為生物熒光標(biāo)記，應(yīng)用于活細(xì)胞體系時(shí)，量子材料的研究熱潮被全面引爆，從電子與光學(xué)擴(kuò)充到了生命科學(xué)領(lǐng)域。
        目前，國(guó)內(nèi)彭笑剛課題組合成了一種適合于LED的量子發(fā)光材料，與浙江大學(xué)金一政課題組合作做成了新型的量子發(fā)光二極管。同時(shí)精巧地設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)，讓電子減緩“步伐”，空穴則加快腳步，促成電子與空穴的有效相會(huì)，大大提升了量子發(fā)光二極管的高效率發(fā)光性能和穩(wěn)定性，以達(dá)到最大的電光轉(zhuǎn)換效率。