插图 苏盼盼

　　纳米材料是一种尺寸小但本领大的神奇材料。它身上具有各种不可思议的特性，而量子点则是其中的佼佼者。它独有一种特殊的光学性质：随着尺寸的减小，会依次显示出赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫等不同颜色。造成这种神奇现象的原因是什么呢？

　　首先我们来讲一讲半导体。半导体是一种导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，而量子点便是一种尺寸为纳米级别的半导体。在量子力学中，每个电子都分别拥有自己的能量带，像卫星环绕行星般环绕在原子周围，当两个半导体原子互相靠近时，电子们也会相应靠近，在一定距离时某两个电子间的能量带发生重叠，形成一道“传输带”，在“传输带”上的电子即为两个原子所共有的，这就是电子共有化运动。而量子点由于尺寸小，包含的原子数量很少，因此“传输带”上的电子被分成孤立的能量带，随着量子点尺寸继续减小，孤立的电子增加，能量带之间的距离也会逐渐扩大。

　　那么量子点是如何发光的呢？想象一束光中有许多光子小球，光束入射到半导体材料表面，光子小球将处于低能级的电子撞向高能级，但此时的电子是不稳定的，会跃迁回低能级，回跃时会释放一部分能量，这些能量则以光的形式散发出来。我们再把半导体材料换成量子点，当一束光入射到量子点上，随着量子点尺寸的减小，能量带距离的增加，能量差增大，因此需要更多的能量来激发量子点，相应地，量子点回跃时也会释放更多的能量。

　　“身怀绝技”的量子点当然有不少用武之处：在光电子器件领域，量子点可以取代以前在LED中使用的荧光粉；在生物医学领域，发展了量子点荧光标记技术，被广泛应用于蛋白质及DNA检测、细胞标记成像、活细胞生命动态过程示踪、活体动物体内肿瘤细胞靶向示踪等场景。

　　量子点的神奇之处还有许多，随着人类科学技术的进步，量子点的神秘面纱将会被逐渐揭开，而其所独有的特性将在未来被发掘并应用于更宽广的领域。