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

量子材料屬于一大類新材料——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，對它的研究，可以把人們探索自然、創(chuàng)造知識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

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)勢來源于半導(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、對未來經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展都有著十分重要影響的研究對象，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)界帶來了無限遐想。有科學(xué)家就認(rèn)為，量子材料將會成為發(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。通過量子材料把細(xì)胞的骨架完全顯示出來。與其它種類的檢測手段相比，量子發(fā)光材料做檢測具有獨(dú)特優(yōu)勢，可以利用量子材料的不同顏色來同時(shí)檢測多種病菌或者農(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%。美國能源部的固態(tài)照明路線圖寫了一段話：量子材料在人類照明領(lǐng)域?qū)⑵鸬街匾饔谩?br />

移動設(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)十多年來的色域瓶頸，有力證明了量子材料技術(shù)對各個(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的高色域，已全面展開對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。蘋果也在去年申請了一項(xiàng)對量子材料顯示技術(shù)研究的相關(guān)專利。蘋果未來的產(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)品帶來新的競爭優(yōu)勢。

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，相對于光輸出溫度變化的穩(wěn)定性高。
        2010年代應(yīng)用于太陽能電池的開發(fā)活躍起來。如果在太陽能電池單元上采用量子材料，就可以使用原來無法利用的波長。也就是說，能夠制造效率非常高的太陽能電池。
        2012年東京大學(xué)利用基于量子的中間能帶方式太陽能電池單元證實(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。

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，中國在國際上首次成功實(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，為防止信息被竊聽的最有效方法是進(jìn)行加密，中國在量子通信領(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類納米線量子，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能的光催化和光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。借鑒半導(dǎo)體太陽能電池的原理，化學(xué)家們開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，包括美國的bard和brus、前蘇聯(lián)的ekimov、德國的henglein等。
        從80年代開始，生物學(xué)家對量子材料也產(chǎn)生了濃厚的興趣。在經(jīng)過多年的研發(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，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。