哈尔滨工业大学可调谐(气体)激光技术国家级重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001
2 μm、中波红外(3～5 μm)和长波红外(8～12 μm)波段位于大气传输窗口和人眼安全范围内，涵盖众多气体原子和分子的共振吸收峰，在光谱学、遥感、通信、地球大气环境监测和光电对抗等领域具有重要的应用价值。目前，获取中长波红外波段激光的方法分为线性和非线性两种。首先分析了两种方法在中长波红外激光领域的国内外最新研究进展。之后详细地介绍了哈尔滨工业大学可调谐(气体)激光技术国家级重点实验室在非线性光学频率转换领域近三年取得的研究成果，包含Ho∶YAG调Q激光器及其泵浦的磷锗锌(ZnGeP2, ZGP)、硒镓钡(BaGa4Se7, BGSe)和硒化镉(CdSe)三种非线性晶体在中长波红外非线性光学频率转换器中的应用。相信随着2 μm超短脉冲激光器的发展，高功率超短脉冲中长波红外激光技术会成为未来的研究热点。
吉林大学 超硬材料国家重点实验室, 物理学院, 长春 130012
在极端条件下应用的耐压材料必须具有极高的结构和性能稳定性。魔力尺寸纳米晶体具有良好的结构、超小的粒子尺寸和精确的原子组成, 逐渐成为研究的热点。采用胶体化学方法合成了硒化镉(CdSe)魔力尺寸纳米晶, 其第一激子吸收峰位于463 nm处, 相应的光致发光光谱表现出窄的半高宽, 仅为13 nm。进一步利用金刚石对顶砧压机研究了所制备的CdSe魔力尺寸纳米晶在压力下的光学响应和稳定性。研究结果表明: 随着压力的增大, CdSe魔力尺寸纳米晶的吸收和发光峰位保持不变, 这种压力下的稳定行为与传统纳米材料在外界压力下所表现的敏感特性相反; 压力卸下后, 样品仍然保持CdSe魔力尺寸纳米晶的原始结构和形态。CdSe魔力尺寸纳米晶在加压过程中表现出的良好耐压性能, 有助于极端压缩条件下的魔力尺寸纳米材料的研究。
魔力尺寸 硒化镉 耐压性能 金刚石对顶砧 magic size cadmium selenide pressure resistance diamond anvil cell
1 南方科技大学能源转换与存储技术教育部重点实验室, 广东 深圳 518055
2 南方科技大学电子与电气工程系广东省普通高校先进量子点显示与照明重点实验室,粤港澳光热电能材料与器件联合实验室,深圳市先进量子点显示与照明重点实验室, 广东 深圳 518055
3 香港科技大学先进显示与光电子技术国家重点实验室, 香港 999077
4 上海微系统与信息技术研究所, 上海 200050
5 上海微技术工业研究院, 上海 201800
提出并设计了一种基于无机硒化镉(CdSe)量子点(QD)材料作为增益介质的垂直腔面发射激光器(VCSEL)。该方案结合量子点发光二极管(QLEDs)与分布式反馈布拉格反射镜(DBR)形成电注入量子点垂直腔面发射激光器,并在其垂直衬底方向上结合了电流注入结构及光学微腔结构。通过数值模拟的方法,进行了DBR反射镜参数设计、器件腔长调整等,得到了优化的器件结构。时域有限差分法模拟结果表明,设计的两种腔长器件均可实现单纵模激射,微腔品质因子超过250000。本研究工作提出了一种实现量子点激光二极管的新方案,并通过理论模拟进行验证,展示了此方案的可行性;同时,本工作也为下一步的实验研究提供了理论分析模型及参数指导。
激光器 量子点 垂直腔面发射激光器 硒化镉 时域有限差分法 中国激光
2021, 48(19): 1901005
1 青岛大学杂化材料研究院, 国家杂化材料技术国际联合研究中心, 国际杂化材料科技国家合作基地, 山东 青岛 266071
2 Department of Chemical and Biological Engineering, Colorado State University, Fort Collins, Colorado 80523, USA
半导体纳米晶体(NCs)具有良好的光稳定性, 广泛的发射持久性和高消光系数, 在过去几年被广泛研究报道, 其中, 硒化镉半导体纳米晶体(CdSe NCs)被广泛用于电子照明、 太阳能发电、 光电传感等领域。 然而CdSe NCs的电学、 热力学和光物理性质具有较强的尺寸依赖性, 在传统的制备方法及应用中容易出现晶体表面缺陷和悬空键以及较为严重的生物毒性和环境毒性。 为了实现量子点在各个领域的应用, 必须严格控制CdSe NCs的发光波长, 尺寸分布以及荧光性能。 本研究通过高温热注射法合成了单分散的胶体发光CdSe NCs, 使用表面配体对CdSe NCs进行修饰, 研究了不同烷基链长度的配体对CdSe NCs尺寸分布和荧光性能的影响, 并通过改变溶剂配比制备了纺丝溶液, 将其与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)进行杂化, 制备了PVP/CdSe QDs荧光杂化纤维。 结果表明, 与传统CdSe NCs相比, 经表面配体的修饰的CdSe NCs在有机溶液中因分子间吸附的降低在溶液中有良好的稳定性, 具有可调节的溶解度, 弥补了缺陷和悬空键造成的荧光性能下降。 在CdSe晶体结构的形成过程中, 表面配体也有着显著的调控作用。 并且更为重要的是, 该研究将表面配体修饰与杂化相结合, 改善了表面配体的附着, 在杂化材料的制备过程中避免了硒化镉纳米晶体与高分子基体直接接触, 为荧光团提供了良好的发光微环境, 保证了CdSe NCs的荧光性能, 使杂化纤维具有良好而稳定的荧光性能。 同时, PVP的引入使CdSe NCs的生物毒性和环境毒性得以改善, 使材料更加环境友好且具有更好的生物相容性, 大大提升了材料的应用范围。 事实证明, PVP/CdSe QDs杂化微纤维杂化相容性和分散性良好, 具有优异的荧光性能和材料成型性, 纤维合成方式简便易行且造价低廉, 可应用于溶液处理, 光学照明, 电极材料, 和生物成像等各个领域。
硒化镉 聚乙烯吡咯烷酮 静电纺丝 荧光 CdSe Polyvinylpyrrolidone Electrospinning Fluorescence
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽省光子器件与材料重点实验室, 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 合肥 230026
利用压力辅助法合成批量、高纯CdSe多晶原料, 进行籽晶定向高压布里奇曼法生长, 制备出(50~55) mm×(80~100) mm高品质单晶棒, 加工出多相位匹配角度、多规格尺寸(6~8)2×(40~50) mm3 晶体元件。元件在2.1 μm、2.6 μm、10.8 μm等多波段o、e偏振光测试下, 吸收系数分别≤0.02 cm-1、≤0.02 cm-1、≤0.01 cm-1, 通过光参量振荡实验, 元件在10.1~10.8 μm波段实现1.05 W 长波红外激光输出。
硒化镉晶体 压力辅助布里奇曼法 光参量振荡 非线性晶体 CdSe crystal pressure assisted Bridgman technique optical parametric oscillation nonliner crystal
1 特种光纤与光接入网重点实验室, 上海 200444
2 上海先进通信与数据科学研究院, 上海 200444
3 上海大学, 上海 200444
为了探究羟基磷灰石(HAP)纳米颗粒与硒化镉量子点(CdSe QD)的共轭物HAP-QD作为生物纳米温度探针的可能性,将CdSe QD与HAP纳米颗粒进行化学偶联,得到HAP-QD共轭物,并研究了HAP-QD荧光谱的温度特性。首先用硅烷偶联剂KH550对HAP表面进行氨基修饰;然后在偶联活化剂的作用下将表面修饰有羧基的CdSe QD与表面修饰有氨基的HAP进行共价偶联,得到HAP-QD共轭物;最后测量了298~318 K温度范围内CdSe QD和HAP-QD的荧光谱。实验结果表明,HAP-QD的荧光谱峰位随温度的升高会出现红移,且具有良好的线性关系。
光学传感 生物纳米温度探针 共价偶联 硒化镉量子点 羟基磷灰石 荧光温度测量 中国激光
2020, 47(10): 1006002
1 西华师范大学物理与空间科学学院，南充 637002
2 中国科学院国家天文台，北京 100012
采用垂直无籽晶气相升华法生长出直径37 mm的优质硒化镉(CdSe)单晶体，并沿光轴方向切割出20 mm×20 mm×3 mm的CdSe波片初胚。经研磨和抛光，在2~20 μm波段CdSe波片的红外透过率约为70%。为进一步提高波片的透过率，采用Essential-Macleod软件辅助设计方案，选用YF3和ZnS为双层增透膜材料，并获得最佳的膜系厚度。镀膜后的CdSe波片在6~12 μm波段透过率达到90%，在10.5 μm处的透过率最高，峰值高达99%。
硒化镉波片 增透膜 红外透过率 wave plate of CdSe anti-reflection coating infrared transmittance
1 西南石油大学 材料科学与工程学院, 新能源材料及技术研究中心, 成都 610500
2 重庆工商大学 环境与资源学院, 催化与环境新材料重庆市重点实验室, 重庆 400067
本实验成功制备了氮掺杂碳酸氧铋(N-Bi2O2CO3, N-BOC)/硒化镉量子点(CdSe QDs)复合光催化剂, 并将其运用于光催化降解室内空气污染物一氧化氮(NO)。X射线衍射、透射电子显微镜和光电子能谱测试结果表明N-BOC光催化剂在保持原有纳米片结构和形貌的基础上成功负载了CdSe QDs。光催化氧化NO实验结果显示CdSe QDs的引入可显著提高N-BOC的NO去除率, 并且二次毒副产物NO2生成率大幅度降低至1%, 表明复合光催化剂具有极强的毒副产物抑制特性。固体紫外漫反射吸收光谱和发光光谱测试表明CdSe QDs拓宽并提升了N-BOC的光响应范围和能力, 并有效抑制了光生电子-空穴的复合效率。通过原位漫反射傅里叶变换红外光谱技术(DRIFTS)分析, 发现在N-BOC/CdSe QDs光催化氧化NO反应过程中没有NO2信号产生, 仅观测到NO3-相关信号。机理分析表明超氧自由基(O2-)和光生空穴(h +)是体系中可能存在的活性物种, 实现了对NO到NO3-的彻底氧化。
碳酸氧铋 硒化镉量子点 光催化 一氧化氮 原位漫反射傅里叶变换红外光谱 bismuth subcarbonate cadmium selenide quantum dots photocatalysis nitric oxide in situ DRIFTS
1 航天科工防御技术研究试验中心, 北京 100854
2 北京大学 软件与微电子学院, 北京 100871
采用气相沉积温度梯度分布合成纳米线法, 在750~950℃耐高温石英管中, 在催化剂金的催化作用下, 生长出310μm带隙渐变的硫硒化镉半导体纳米线, 并利用倏逝波耦合的方法导波激发, 分别对不同掺杂比例的部分纳米线进行研究。实验发现, 在注入功率低于10-8W时, 随着光强增大不同带隙宽度的纳米线的淬灭度都在增大; 然而在注入功率继续增大时, S元素比例占到90%的纳米线的淬灭度峰值最早到来, 以Se元素为主的纳米线的淬灭度峰值在10-6W注入光下仍未出现, 原因是增加S元素会使更多的复合中心转变为陷阱能级中心, 更多的电子可以跃迁至导带。封装上电极的带隙渐变纳米线可应用于制作高分辨率的红外光探测器, 也为有效检测半导体材料的缺陷能级提供了便利。
淬灭效应 光探测器 硫硒化镉 纳米线 带隙 quenching effect optical detector CdSSe nanowire band gap
华南师范大学物理与电信工程学院广东省量子调控与材料重点实验室, 广东 广州 510006
研究了叶酸修饰硒化镉掺杂二氧化钛(FA-CdSe-TiO2)的纳米颗粒体外光动力(PDT)灭活HL60细胞的作用效果，探讨了叶酸修饰增强CdSe-TiO2纳米颗粒PDT效果的作用机理。利用水解沉积法制备CdSe-TiO2，采用表面修饰方法制备FA-CdSe-TiO2纳米颗粒。通过透射电镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、紫外可见吸收光谱等方法，对纳米颗粒进行结构和光学性质的表征；采用CCK-8法检测细胞活性；利用荧光探针标记技术分析细胞内活性氧水平，通过扫描电镜观察细胞的超微结构。结果表明：FA-CdSe-TiO2纳米颗粒对细胞暗室毒性相较于CdSe-TiO2没有大幅变化；而在光照条件下，FA-CdSe-TiO2对细胞的生长抑制率相比于CdSe-TiO2有较大提升，其中叶酸比例为1.0时，在18 J/cm2光剂量辐照下，PDT效率达84%；叶酸表面修饰提高了HL60细胞对纳米颗粒的摄取效率，使细胞内活性氧水平提升，进而增强了对HL60细胞的PDT灭活效率。
生物光学 叶酸修饰硒化镉掺杂二氧化钛 光动力疗法 叶酸 光敏剂 HL60细胞
