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量子点是人造的纳米半导体材料，仅由几千个原子组成。由于原子的数量很少，量子点的特性介于单个原子或分子和具有大量原子的大块材料之间。通过改变纳米颗粒的大小和形状，有可能微调它们的电子和光学特性——电子如何结合并在材料中移动，以及光如何被它吸收和发射。

由于对纳米颗粒的大小和形状的控制越来越精细，商业应用的数量也在增长。这些技术包括激光、led和采用量子点技术的电视。

然而，有一个问题可能会影响使用这种纳米材料作为活性介质的设备或器具的效率。当光被一种材料吸收时，电子被提升到更高的能级，当它们回到它们的基本状态时，每个电子都可以向环境释放一个光子。在传统的量子点中，电子返回基本态的过程会受到各种量子现象的干扰，从而延迟光向外界的发射。

以这种方式禁锢电子，即所谓的“暗态”，阻碍了光的发射，与之形成对比的是，电子可以迅速回到基本态，从而更有效、更直接地发射光(“亮态”)。

在一种由钙钛矿制成的新型纳米材料中，这种延迟可以缩短，这引起了材料科学研究人员的极大兴趣。

研究人员进行的一项研究在化学和物理研究院的坎皮纳斯大学(由)在圣保罗,巴西,与密歇根大学的科学家们在美国,在这个方向上取得了长足进步,提供新颖的见解钙钛矿的基本物理量子点。有关这项研究的一篇文章发表在《科学进展》杂志上。

我们使用了相干光谱学，这使我们能够在数百亿纳米材料的集合中分别分析每个纳米材料中的电子行为。这项研究是开创性的，因为它结合了一种相对较新的纳米材料——钙钛矿——和一种全新的检测技术。Lázaro Padilha Junior，巴西方面该项目的首席研究员告诉Agência FAPESP。

FAPESP通过授予Padilha的一项年轻研究者补助金和一项定期研究补助金来支持这项研究。

Padilha表示，我们能够验证亮态(与三胞胎有关)和暗态(与单线有关)之间的能量排列，表明这种排列如何取决于纳米材料的大小。我们还在这些状态之间的相互作用方面有了发现，为这些系统在其他技术领域的使用提供了机会，比如量子信息。

由于钙钛矿的晶体结构，亮度能级分为三个能级，形成三能级。这为激发和电子返回基态提供了各种途径。最引人注目的结果的研究,通过分析三种明亮的寿命状态和样本发出的信号的特点,我们获得的证据表明,黑暗状态存在,但位于能级高于两个明亮的三个州。这意味着，当光线照射到样品上时，激发的电子只有在处于最高亮能级时才会被捕获，然后转移到暗态。如果它们占据较低的亮度，它们就能更有效地回到基本状态。

研究电子与光相互作用在这些材料,该集团使用多维相干光谱(mdc),在一阵超短激光脉冲(每期约80飞秒,或80/1000000000000000秒)光束在钙钛矿样品冷却到零下269摄氏度。

脉冲以严格控制的间隔照射样品。通过修改间隔和探测光发出的样本区间的函数,我们可以分析electron-light互动及其动力学与高时间精度,映射的典型交互时代,他们的能量水平,并与其他粒子的相互作用。

MDCS技术可以用于同时分析数十亿个纳米颗粒，并区分样品中不同家族的纳米颗粒。

该实验系统是由密歇根大学的首席研究员Steven Cundiff领导的团队开发的。其中一些测量是迪奥戈·阿尔梅达(Diogo Almeida)完成的，他是坎迪夫团队的前成员，现在在尤尼坎普的超快光谱实验室工作，在帕迪利亚的指导下获得了FAPESP的博士后奖学金。

量子点是由路易斯·古斯塔沃·博纳托(Luiz Gustavo Bonato)合成的，他是UNICAMP化学研究所的博士生。巴西这项研究的联合首席研究员Ana Flávia Nogueira说，博纳托在制备量子点和他的方案方面所付出的努力是非常重要的，这一点可以从量子点的质量和大小以及纳米材料的特性中得到证明。Nogueira是化学研究所(IQ-UNICAMP)的教授，同时也是新能源创新中心(CINE)第一研究部的首席研究员，该中心是FAPESP和壳牌公司建立的工程研究中心(ERC)。

获得的结果非常重要，因为材料的光学特性及其电子行为的知识为半导体光学和电子学新技术的发展提供了机会。钙钛矿的加入极有可能成为下一代电视机最显著的特征。