2023年诺贝尔化学奖将关注点聚焦于量子点这一新兴领域。作为光电材料与器件的重要组成部分，半导体量子点以其量子产率高、发射光谱窄、兼容溶液工艺等优越特性，在显示、照明、激光及光伏等领域展现出巨大的潜力和经济价值。其中，钙钛矿量子点凭借低成本、合成工艺简单、光谱连续可调等优势，逐渐成为这一领域的研究热点。

然而，钙钛矿量子点的产业化进程并非一帆风顺。尽管其发光器件的外量子效率（EQE）已提升至20%以上，达到商业应用门槛，但稳定性不足的问题仍然是制约其大规模应用的关键瓶颈。近日，清华大学化学系马冬昕团队在这一领域取得了重大突破，他们提出了一种分子诱导的量子点熟化控制策略，成功实现了高效且稳定的深红光发光器件，为钙钛矿量子点的产业化带来了新的希望。

传统II-VI族和III-V族量子点（如CdSe、CdS、InP等）以其优异的光学性能广泛应用于显示器和发光二极管（LED）等领域。然而，这类材料通常需要复杂的合成工艺，同时原材料成本较高。此外，部分传统量子点材料（如含镉化合物）可能存在环境毒性问题，限制了其进一步发展。

相比之下，钙钛矿量子点在多个方面展现出独特的优势：

成本低廉：钙钛矿量子点的原材料价格低，合成过程简单，适合大规模生产。

光谱连续可调：通过改变钙钛矿量子点的成分或晶体尺寸，可实现从紫外到近红外的光谱调节。

优异的光学性能：钙钛矿量子点的发射光谱窄、色纯度高，同时具有高光致发光量子产率（PLQY）。

尽管如此，钙钛矿量子点的稳定性问题一直是阻碍其产业化的主要障碍。在量子点的生长、纯化、成膜以及储存过程中，其表面高动态的不稳定配体容易脱落，导致表面原子配位不足，并产生大量缺陷。这不仅降低了量子点的发光效率，还加剧了团聚和奥斯瓦尔德熟化等不良现象，严重影响了其性能和寿命。

为了解决上述问题，清华大学马冬昕团队提出了一种分子诱导的量子点熟化控制策略，旨在通过表面分子设计来改善钙钛矿量子点的稳定性和发光性能。他们设计了一系列双齿有机小分子，这些分子不仅尺寸小，而且具有分子柔韧性，可通过自适应的方式与钙钛矿量子点表面相结合。

这种分子通过与表面失配位的Pb²⁺相互作用，能够维持量子点表面的稳定状态，同时抑制团聚和不良熟化现象。最终，这一策略有效降低了表面缺陷态密度，大幅提升了量子点的光致发光量子产率。

基于这种优化的钙钛矿量子点，团队成功构筑了一种深红光发光器件，其发光峰位位于686 nm，外量子效率高达26.0%。这一性能突破了此前钙钛矿量子点发光器件的记录，展现了广阔的应用前景。

钙钛矿量子点的稳定性问题一直是实现商业化的最大障碍。在此次研究中，团队开发的发光器件表现出卓越的工作寿命：

在13.3 mA/cm²的恒定高电流密度下，器件的工作半衰期达到了310分钟。

在初始辐射亮度为190 mW·sr⁻¹·m⁻²的条件下，器件的工作半衰期更是延长至10587小时。

除了运行稳定性外，钙钛矿量子点的存储性能也是评估其实用价值的重要指标。研究发现，这种新型量子点溶液在存储一个月和三个月后，依然能够保持较高的外量子效率，分别达到21.7%和20.3%。这一成果表明，分子诱导熟化控制策略不仅能提升量子点的即刻性能，还能有效延长其储存寿命，为工业化应用提供了更多可能性。

高效且稳定的深红光发光器件在高清显示领域具有重要价值，特别是在量子点发光显示器（QLED）中，可用于实现更纯正的色彩表现和更高的色域覆盖率。

在生物医学领域，深红光波段的光源可用于光动力治疗、荧光成像等方面，为精准医疗提供了新的工具。

除了上述应用，这种高性能的钙钛矿量子点发光器件还可用于光通信、光学传感和其他光电技术领域。

清华大学团队的研究成果表明，通过分子诱导的量子点熟化控制策略，可以从根源上解决钙钛矿量子点的稳定性问题，使其在光电器件中的应用更具可行性。作为一项具有开创性的技术，这一策略为高效稳定的量子点发光器件的开发提供了全新思路。

未来，随着进一步优化和大规模生产工艺的完善，钙钛矿量子点有望在显示、照明、生物医学等多个领域实现广泛应用，并在相关产业链中占据重要地位。清华大学马冬昕团队的研究无疑为这一目标的实现奠定了坚实基础，也标志着钙钛矿量子点商业化进程迈出了关键一步。

结语从量子点的独特优势到钙钛矿量子点的性能优化，清华大学团队的研究以科学的创新和实践为导向，为光电材料与器件领域注入了新活力。钙钛矿量子点的高效稳定发光器件不仅为产业化铺平了道路，也为实现科技进步和经济价值双赢带来了希望。