I punti quantici di perovskite sono gli astri nascenti degli emettitori quantistici, ma la loro intrinseca instabilità ha ostacolato il loro sviluppo. Professor Hao-Wu Lin del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali, Professore Associato Chih-Sung Chuu del Dipartimento di Fisica, e il professor Richard Schaller del Dipartimento di Chimica della Northwestern University negli Stati Uniti hanno sviluppato congiuntamente un emettitore quantistico di perovskite con elevata stabilità e capacità di autoriparazione da parte di un semplice, e procedura economica:metodo di sintesi a spruzzo. La luminosità senza precedenti di un singolo fotone di questi punti quantici batte il record mondiale, che li rende i materiali per emettitori quantistici a temperatura ambiente più luminosi e costituiscono un importante passo avanti sia nella comunicazione quantistica che nell'informatica quantistica.

Lin ha detto che, contrariamente ad altri emettitori quantistici, i punti quantici di perovskite possono realizzare l'emissione di singoli fotoni a temperatura ambiente e hanno eccellenti proprietà ottiche, come l'elevata resa quantica e l'elevata purezza del colore, rendendoli ideali per i display e l'elaborazione e le comunicazioni ad alta velocità. Negli ultimi anni, i punti quantici di perovskite hanno attirato molta attenzione nella comunità materiale internazionale. Però, il loro sviluppo è stato ostacolato dalla loro breve durata operativa, che può sopravvivere solo sotto eccitazione per pochi minuti.

Il metodo tradizionale per preparare i punti quantici di perovskite consiste nell'iniettare e mescolare direttamente due soluzioni diverse. Al contrario, Il team di ricerca di Lin ha sviluppato un metodo di sintesi spray che aumenta notevolmente l'area di contatto di due diverse soluzioni, rendendo possibile la crescita di uno strato organico protettivo uniforme sulla superficie dei punti quantici. Di conseguenza, i punti quantici di perovskite mantengono la loro luminosità anche dopo 24 ore di intensa eccitazione continua, indicando che superano la scarsa stabilità dei punti quantici di perovskite.

Sorprendentemente, i punti quantici di perovskite preparati in questo modo hanno anche una capacità di auto-guarigione unica. Sebbene i punti quantici siano danneggiati e decaduti da un'eccitazione ad altissima intensità, recuperano la loro luminosità originale dopo aver "riposato" solo per pochi minuti. La ricerca del team è stata pubblicata in ACS Nano , ed è stata scelta anche come copertina del prossimo numero.

Lin paragona i ricercatori agli chef, e correla la preparazione dei punti quantici con la preparazione degli gnocchi. Alcuni hanno provato a usare materiali diversi, altri hanno provato a usare involucri più spessi, e altri ancora hanno provato a raddoppiare gli involucri, ma ha adottato un approccio diverso:ha semplicemente continuato a perfezionare il metodo utilizzato per incartare gli gnocchi.

Il primo autore dell'articolo della rivista è il dottorando dell'NTHU Bo-Wei Hsu. Ricordando il momento in cui ha assistito per la prima volta alla capacità di autoguarigione dei punti quantici, Egli ha detto, "Dopo un periodo di forte eccitazione, i punti quantici si attenuarono gradualmente, ma dopo poco, hanno ritrovato il loro splendore originario, e non potevo credere ai miei occhi!" Hsu ha fatto gli esperimenti ripetutamente e alla fine ha confermato che i punti quantici possiedono effettivamente questa capacità di auto-guarigione.

Lin ha sottolineato che un emettitore quantico di perovskite preparato con questo metodo di sintesi spray richiede solo circa l'1% dell'intensità di eccitazione necessaria per altri emettitori quantistici, e la sua luminosità a singolo fotone raggiunge i 9 milioni di fotoni al secondo, che è un nuovo record mondiale. Inoltre, la sua purezza a singolo fotone è piuttosto elevata, pari al 98%.