科学家造出薄如纸的“人造小太阳”

这项研究展示了一种新型超薄、大面积的量子点发光二极管（QLED），其发出的光线光谱非常接近自然阳光。研究人员表示，这种技术未来可应用于更健康、舒适的显示屏幕和室内照明，甚至可用于植物种植或改善人体健康的光照设备。很多人喜欢看起来自然、柔和的室内灯光。过去，科学家通过使用红色和黄色磷光染料的柔性LED来模拟烛光般的温暖感。而现在，一种更新的技术——量子点，正在成为替代方案。量子点是一种极小的半导体颗粒，能将电能转化为不同颜色的光。虽然已有团队用量子点制造出白光LED，但要完整复制太阳光的全光谱，尤其是在阳光最强的黄绿光区域，一直是个难题。为解决这个问题，陈磊及其同事开发出能够精准还原日光色彩平衡的红、黄绿和蓝三种量子点，并将其组合成白光QLED。同时，王向华团队设计了一种高效的导电材料结构，使器件在较低电压下也能高效工作。研究人员首先合成了带有硫化锌外壳的三种颜色量子点，并精确调配它们的比例，使其发出的光尽可能贴近自然阳光。随后，他们在氧化铟锡玻璃上逐层构建QLED，包括导电聚合物、量子点混合层、金属氧化物颗粒，最后覆盖铝或银作为顶层电极。整个量子点层仅有几十纳米厚，远薄于传统彩色转换层，最终制成的白光QLED整体厚度极低，类似于壁纸，便于大面积应用。初步测试显示，在11.5伏电压下，这种QLED能发出最亮、最温暖的白光。其红光较强、蓝光较弱，这种光谱分布更有助于保护视力和促进睡眠。根据色彩还原指数（CRI）测试，该光源能让物体呈现接近真实颜色，得分超过92分（满分100）。在后续实验中，团队制作了26个白光QLED样品，使用相同量子点但不同导电材料，以优化工作电压。结果表明，这些灯具仅需8伏电压即可达到最大亮度，约80%的样品亮度超过了电脑显示器的标准要求。这项技术有望推动下一代健康照明的发展。