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準(zhǔn)備了高效紅、綠、藍(lán)量子點(diǎn)和納米材料，無機(jī)量子點(diǎn)材料在發(fā)光、顯示、太陽(yáng)能 電池、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。如下圖為藍(lán)光量子點(diǎn)材料的圖譜。 利用制備的 ZnO 納米陣列首次得到了色純度較高的有機(jī)復(fù)合/無機(jī)紫外 LED，實(shí)現(xiàn)了室溫下 ZnO 納米棒在 380nm 附近的電致發(fā)光。并利用所制備的 ZnO、TiO 量子點(diǎn)和納米材料，實(shí)現(xiàn)在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的應(yīng)用，提高了有機(jī)太陽(yáng)能電池的效率。

采用可聚合的甲基丙烯酸月桂酯為溶劑，以熱注射法制備鈣鈦礦量子點(diǎn)，直接與低聚物和引發(fā)劑混合，通過紫外光聚合原位制備高質(zhì)量的量子點(diǎn)-高分子復(fù)合薄膜。與經(jīng)典的十八烯體系純化后制備的量子點(diǎn)-高分子復(fù)合薄膜相比，甲基丙烯酸月桂酯體系制備的薄膜具有更優(yōu)異的光學(xué)性能，絕對(duì)熒光量子產(chǎn)率超過90%，超過了傳統(tǒng)鎘基量子點(diǎn)薄膜。該課題組采用高絕對(duì)熒光量子產(chǎn)率的綠光發(fā)射的復(fù)合薄膜和紅色發(fā)射熒光粉（KSF）作為液晶背光中藍(lán)光發(fā)光二極管（LED）的下轉(zhuǎn)換熒光材料所制備的原型顯示器件，在國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）1931顏色空間中的色域覆蓋率為115%，超過傳統(tǒng)的鎘基量子點(diǎn)顯示器件10%以上，同時(shí)還具有優(yōu)異的低藍(lán)光健康護(hù)眼的特性。此外，該顯示器件具有很好的耐高溫高濕和耐強(qiáng)光老化性能。這些為發(fā)光量子點(diǎn)材料在新一代廣色域顯示器件中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

準(zhǔn)備了高效紅、綠、藍(lán)量子點(diǎn)和納米材料，無機(jī)量子點(diǎn)材料在發(fā)光、顯示、太陽(yáng)能電池、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。如下圖為藍(lán)光量子點(diǎn)材料的圖譜。  納米材料的透射電子顯微鏡圖譜，其中右下角的插圖分別為各自在紫外燈照射下的數(shù)碼照片 利用制備的ZnO納米陣列首次得到了色純度較高的有機(jī)復(fù)合/無機(jī)紫外LED，實(shí)現(xiàn)了室溫下ZnO納米棒在380nm附近的電致發(fā)光。并利用所制備的ZnO、TiO量子點(diǎn)和納米材料，實(shí)現(xiàn)在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的應(yīng)用，提高了有機(jī)太陽(yáng)能電池的效率。

本項(xiàng)目研發(fā)的新型量子吸藍(lán)光材料，用于防藍(lán)光眼鏡，防藍(lán)光護(hù)眼貼膜等產(chǎn)品。可用于防護(hù)液晶（LCD）和有機(jī)電致發(fā)光（OLED）手機(jī)，電腦顯示器等電子產(chǎn)品顯示器屏幕發(fā)出的高能藍(lán)光，實(shí)現(xiàn)健康護(hù)眼的目的。該種新型量子吸藍(lán)光材料具有超強(qiáng)的光波過濾功能，比市面現(xiàn)有主流吸藍(lán)光材料效果高10－100倍，處于世界領(lǐng)先水平。在技術(shù)層面優(yōu)于市場(chǎng)上現(xiàn)有產(chǎn)品。依托于先進(jìn)的新型量子技術(shù)制備防藍(lán)光護(hù)眼鏡片和護(hù)眼貼膜，可高效吸收藍(lán)光，從根本上解決電子產(chǎn)品藍(lán)光傷害這一社會(huì)痛點(diǎn)問題。本項(xiàng)目量子防藍(lán)光眼鏡和貼膜產(chǎn)品的生產(chǎn)有兩條技術(shù)路線，主要步驟如下：1、無機(jī)吸藍(lán)光材料分散在聚合物基材（如聚碳酸酯,聚丙烯酸酯）中直接成型；2、無機(jī)吸藍(lán)光材料分散在紫外光固化膠水中，采用涂布技術(shù)制作鏡片或者可貼合膜片。

北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心的韓偉研究員和謝心澄院士，以及日本理化學(xué)研究所的Sadamichi Maekawa教授，受邀在國(guó)際著名刊物《自然-材料》（Nature Materials)上撰寫綜述文章，介紹“自旋流--新穎量子材料的靈敏探針”這一新興領(lǐng)域的前沿進(jìn)展。 自旋電子學(xué)起源于巨磁阻效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)時(shí)而言，自旋流指的僅僅是電子自旋的傳播。隨著自旋電子學(xué)的蓬勃發(fā)展，與相關(guān)研究的不斷深入，新的自旋流現(xiàn)象與機(jī)制不斷被拓展，相關(guān)研究證明一系列的粒子或者準(zhǔn)粒子攜帶的自旋都能夠形成自旋流，比如磁性絕緣體中的磁振子、超導(dǎo)體中自旋三重態(tài)和準(zhǔn)粒子、量子自旋液體中的自旋子、自旋超導(dǎo)態(tài)等。尤其是對(duì)于量子材料而言，由于其往往具有獨(dú)特的自旋性質(zhì)，基于自旋流探針的研究方法就成為了表征量子材料物性的有效手段。 量子材料都是凝聚態(tài)物理與材料科學(xué)領(lǐng)域的研究前沿之一，其量子性質(zhì)起源于諸多量子效應(yīng)，包括低維尺寸效應(yīng)，量子限域效應(yīng)，量子相干效應(yīng)，量子阻挫效應(yīng)，能帶結(jié)構(gòu)的拓?fù)湫裕孕壍礼詈希瑢?duì)稱性限制等等。量子材料包括石墨烯，高溫超導(dǎo)體，拓?fù)浣^緣體，外爾半金屬，量子自旋液體，自旋超流體等等。量子材料可以表現(xiàn)出諸多與自旋相關(guān)的量子性質(zhì)，如二維過渡金屬硫族化合物中的自旋-谷耦合，以及拓?fù)浣^緣體當(dāng)中的自旋-動(dòng)量鎖定等。因?yàn)榱孔硬牧系淖孕龑傩栽谙乱淮牧孔有畔⒋鎯?chǔ)和量子計(jì)算科學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用潛力，所以研究量子材料的自旋相關(guān)性質(zhì)得到了廣泛關(guān)注。 為了研究量子材料的自旋性質(zhì)，發(fā)展一種易于實(shí)現(xiàn)和操控的高效工具顯得尤為迫切與關(guān)鍵。幸運(yùn)的是，在實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家和理論物理學(xué)家的不懈努力下，成功的證實(shí)了自旋流探針能夠作為量子材料的有效探測(cè)手段。一系列激發(fā)和探測(cè)自旋流的方法被提出并得以實(shí)現(xiàn)，從而證實(shí)了基于自旋流探針的量子材料物性研究的廣泛適用性。 迄今為止，相關(guān)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)自旋流能夠以超導(dǎo)體系中的自旋三重態(tài)庫(kù)珀對(duì)和超導(dǎo)準(zhǔn)粒子、量子自旋液體中的自旋子、磁性絕緣體和自旋超流體中的磁振子為載體進(jìn)行傳播，相關(guān)物理圖像被總結(jié)在表1中。本篇綜述文章著重介紹了在五類主要的量子材料體系中的基于自旋流探針的物性研究。第一類是超導(dǎo)材料體系，自旋流探針可以被用來驗(yàn)證自旋三重態(tài)的存在以及自旋動(dòng)力學(xué)的演化過程。第二類是量子自旋液體材料體系，自旋流探針可以被用來驗(yàn)證自旋子攜帶的自旋角動(dòng)量的有效傳播過程。第三類是磁性絕緣體體系，自旋流以磁振子的形式傳播，描述了磁有序材料當(dāng)中的集體激發(fā)行為。第四類是雜化量子激發(fā)體系，自旋流以磁振子-聲子雜化模式（磁振子-極化子）或磁振子-光子雜化模式（磁振子-極化激元）為載體進(jìn)行傳播。第五類是自旋超流體系，自旋流以玻色愛因斯坦凝聚中的自旋量子數(shù)為1的玻色子為載體進(jìn)行傳播，這種玻色子可以為電子-空穴激子或者是磁振子。 這些重要的研究進(jìn)展已經(jīng)充分證實(shí)了基于自旋流探針的物性表征對(duì)于量子材料而言是一種行之有效的研究手段。因此，這一方法將會(huì)極大的推動(dòng)新穎量子材料的發(fā)現(xiàn)和相關(guān)物理性質(zhì)的研究。例如量子霍爾和量子自旋霍爾材料，量子鐵磁體和反鐵磁體，六角晶格體系中的量子手征聲子，自旋和力耦合的量子系統(tǒng)，超導(dǎo)體中的自旋動(dòng)力學(xué)和鐵磁與超導(dǎo)界面的超導(dǎo)能隙，自旋三重態(tài)超導(dǎo)體中的超導(dǎo)對(duì)稱性，強(qiáng)耦合自旋系統(tǒng)中的雜化激發(fā)，拓?fù)浯耪褡硬牧希孔幼孕后w中的自旋子，自旋超流體約瑟夫森效應(yīng)，以及其他任何作為自旋流載體的量子態(tài)。另外，這一領(lǐng)域的進(jìn)展還將推動(dòng)自旋成像技術(shù)的發(fā)展，如利用自旋極化掃描隧道顯微鏡和氮空位色心顯微鏡技術(shù)對(duì)量子材料體系中自旋流的原位探測(cè)。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:福州大學(xué)至誠(chéng)學(xué)院孫磊教授為第一作者、物信學(xué)院陳恩果副教授為通訊作者、郭太良研究員為第三作者，在材料工程領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威期刊《陶瓷國(guó)際》（英文刊名：《Ceramics International》）上發(fā)表的題為“Al2O3過渡層優(yōu)化對(duì)ZnO量子點(diǎn)與CuO納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射增強(qiáng)作用”（英文題為“Field emission enhancement of composite structure of ZnO quantum dots and CuO nanowires by Al2O3 transition layer optimization”）的論文。 本論文研究ZnO QDs 與傳統(tǒng)一維氧化物CuO納米線（CuO NWs）異質(zhì)結(jié)構(gòu)，以一維氧化物納米棒為基體為 ZnO QDs 提供良好的定向電荷傳輸，同時(shí) ZnO QDs 的表面改性又能改善基體的場(chǎng)發(fā)射性能，提出了詳細(xì)的電勢(shì)疊加效應(yīng)和形成機(jī)制。鑒于 ZnO QDs 在 CuO NWs 表面呈現(xiàn)孤島狀分布且生長(zhǎng)密度低，通過表面改性工程利用原子層沉積(ALD)工藝先在 CuO NWs 基體上沉積 Al2O3 薄膜，均勻的 Al2O3 薄膜為 ZnO QDs 的生長(zhǎng)提供了良好的成核表面，同時(shí)可以降低基體表面的電子勢(shì)壘高度。這種金屬氧化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)在很多應(yīng)用中都具有重要的意義，特別是由于表面積大大增加，異質(zhì)結(jié)密度提高，具有固有光捕獲效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。研究成果為改善單一納米材料器件的場(chǎng)發(fā)射性能提供了有效途徑，也為制備新型結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射器件奠定理論基礎(chǔ)。

福州大學(xué)至誠(chéng)學(xué)院孫磊教授為第一作者、物信學(xué)院陳恩果副教授為通訊作者、郭太良研究員為第三作者，在材料工程領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威期刊《陶瓷國(guó)際》（英文刊名：《Ceramics International》）上發(fā)表的題為“Al2O3過渡層優(yōu)化對(duì)ZnO量子點(diǎn)與CuO納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射增強(qiáng)作用”（英文題為“Field emission enhancement of composite structure of ZnO quantum dots and CuO nanowires by Al2O3 transition layer optimization”）的論文。 本論文研究ZnO QDs 與傳統(tǒng)一維氧化物CuO納米線（CuO NWs）異質(zhì)結(jié)構(gòu)，以一維氧化物納米棒為基體為 ZnO QDs 提供良好的定向電荷傳輸，同時(shí) ZnO QDs 的表面改性又能改善基體的場(chǎng)發(fā)射性能，提出了詳細(xì)的電勢(shì)疊加效應(yīng)和形成機(jī)制。鑒于 ZnO QDs 在 CuO NWs 表面呈現(xiàn)孤島狀分布且生長(zhǎng)密度低，通過表面改性工程利用原子層沉積(ALD)工藝先在 CuO NWs 基體上沉積 Al2O3 薄膜，均勻的 Al2O3 薄膜為 ZnO QDs 的生長(zhǎng)提供了良好的成核表面，同時(shí)可以降低基體表面的電子勢(shì)壘高度。這種金屬氧化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)在很多應(yīng)用中都具有重要的意義，特別是由于表面積大大增加，異質(zhì)結(jié)密度提高，具有固有光捕獲效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。研究成果為改善單一納米材料器件的場(chǎng)發(fā)射性能提供了有效途徑，也為制備新型結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射器件奠定理論基礎(chǔ)。

"本項(xiàng)目研發(fā)的新型量子吸藍(lán)光材料，用于防藍(lán)光眼鏡，防藍(lán)光護(hù)眼貼膜等產(chǎn)品。可用于防護(hù)液晶（LCD）和有機(jī)電致發(fā)光（OLED）手機(jī)，電腦顯示器等電子產(chǎn)品顯示器屏幕發(fā)出的高能藍(lán)光，實(shí)現(xiàn)健康護(hù)眼的目的。 該種新型量子吸藍(lán)光材料具有超強(qiáng)的光波過濾功能，比市面現(xiàn)有主流吸藍(lán)光材料效果高10－100倍，處于世界領(lǐng)先水平。在技術(shù)層面優(yōu)于市場(chǎng)上現(xiàn)有產(chǎn)品。依托于先進(jìn)的新型量子技術(shù)制備防藍(lán)光護(hù)眼鏡片和護(hù)眼貼膜，可高效吸收藍(lán)光，從根本上解決電子產(chǎn)品藍(lán)光傷害這一社會(huì)痛點(diǎn)問題。 本項(xiàng)目量子防藍(lán)光眼鏡和貼膜產(chǎn)品的生產(chǎn)有兩條技術(shù)路線，主要步驟如下： 1、無機(jī)吸藍(lán)光材料分散在聚合物基材（如聚碳酸酯,聚丙烯酸酯）中直接成型； 2、無機(jī)吸藍(lán)光材料分散在紫外光固化膠水中，采用涂布技術(shù)制作鏡片或者可貼合膜片。"

量子通信主要涉及量子密鑰分配( QKD)、量子安全直接通信(QSDC) 、量子秘密共享( QSS) 等3個(gè)方面。通信雙方以量子態(tài)為信息載體，基于量子力學(xué)相關(guān)原理及量子特性，利用量子信道，在通信收發(fā)雙方之間安全地、無泄漏地直接傳輸有效信息，特別是機(jī)密信息的通信技術(shù)。量子秘密共享旨在對(duì)重要的密鑰進(jìn)行安全保護(hù)，使即便部分或全部密鑰被第三方竊取也難以恢復(fù)出真實(shí)的密鑰。

提出一種如下圖所示能克服光子側(cè)向和背向泄露且能極大提高光子前向出射的新型微納“射燈”結(jié)構(gòu)，其單光子理論收集效率在較大的帶寬中超過90%、最高可達(dá)95%。? 該“射燈”結(jié)構(gòu)量子光源的實(shí)驗(yàn)制備難度極大，因?yàn)樗笕蠛诵奈⒓{制備技術(shù)：厚度160nm左右且內(nèi)有量子點(diǎn)的薄膜轉(zhuǎn)移技術(shù)；定位精度小于10nm的量子點(diǎn)光學(xué)精確定位技術(shù)；環(huán)形槽寬度制備精度小于5nm的高質(zhì)量牛眼微納結(jié)構(gòu)制備技術(shù)。為實(shí)驗(yàn)制備出這一性能優(yōu)越的量子光源，王雪華教授團(tuán)隊(duì)自2013年開始，從零起步，堅(jiān)持不懈，不斷探索，先后發(fā)展和掌握了上述三大核心微納制備技術(shù)，在國(guó)際上率先制備出綜合性能俱佳的“三高”量子糾纏光子對(duì)源