新出爐的量子點製程，讓造價大為降低。
撰文╱柯林斯（Graham P. Collins）
翻譯／宋宜真
所謂的量子點，指的是半導體材料所製成的螢光奈米顆粒。這些量子點發光的顏色會隨著顆粒的大小而改變，當顆粒越小，顏色便會越趨近於光譜的藍色端。量子點的可能應用包括雷射、色板以及生物造影。但由於量子點的造價昂貴，因此在過去缺乏商業上的應用潛力。它一公克的造價就至少要2000美元，主要原因是製程中所需要的溶劑十分昂貴。現在，美國萊斯大學的研究團隊發現，就算使用價錢遠為低廉的溶劑，量子點仍舊能夠維持同樣品質，因而大大削減了材料成本。此外，他們亦了解到溶劑性質如何影響量子點的形成，如此對於量產系統的建置將會有很大的助益。
事實上，就是因為希望向上提升現有的合成方法，萊斯大學的化學家黃思能（Michael S. Wong）及同事才會投入這個降低成本的技術研發。他們對於硒化鎘量子點特別有興趣，這是目前研究得最多的量子點之一。目前，製造硒化鎘量子點最常用的配方，也有10年的歷史了，它必須在特殊的溶劑中，將熱前趨化學物質加熱到250℃左右。
研究人員很快就發現，標準配方的價格實在太高了，而其中90%的成本來自於其溶劑十八烯（octadecene）。於是他們開始翻閱文獻，希望找出讓十八烯如此特別的原因。例如，它是一種長鏈式的碳氫化合物，因此能夠和配方中另一種成份（油酸）相容。但在經過大規模的查閱之後，他們認為分子結構或許不佔有那麼重要的因素。那麼，到底原因在哪裡？很明顯，這種新溶劑必須有高沸點、抗分解的特性，而且要比十八烯便宜。有一種熱轉移流體（heat-transfer fluid）不但符合這三樣條件，而且也是化學家熟悉的。然而，熱轉移流體既不做為清潔用品，也不會純粹當做溶劑使用。還好，這對量子點的製造不構成問題。
於是，這個團隊便開始在兩種液體中製造量子點：陶氏熱媒A（Dowtherm A）以及氫化三聯苯66（Therminol 66）。可以確定的是，量子點形成了，而且就跟傳統昂貴的十八烯溶劑所製造出來的一樣。黃思能回憶道：「我們非常興奮。」以較為便宜的陶氏熱媒A來製造，能夠省去80%的成本。而在同樣的溶劑中，他們現在還製造出硒化鎘以外其他成份的量子點。
新製造出的量子點比十八烯的量子點稍微小一點。經過一番研究之後，研究人員提出了一套數學模型來說明這項改變。這套模型預測，量子點的生長率和下列三項特性有關：溶劑的黏稠度、硒化鎘的溶解度，以及表面自由能（它與量子點表面在溶劑中的穩定性有關）。
量子點的產量還是不大，這個研究團隊每一批只能製造出20毫克。如果要拿來實際應用，每批的製造量應該要能夠以公克來計算會比較適合。但是黃思能說：「下一步就是要架設一個連續流體系統，來製造以公斤計的量子點。」由於量子點的化學十分艱澀，「我們必須曉得該如何精確的控制反應過程，因此我們的數學模型是個好的出發點。」
【本文轉載自科學人2006年1月號】
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