量子点文献知多少——以CNKI为例

诸平

    量子点(Quantum dot)是准零维(quasi-zero-dimensional)的纳米材料，由少量的原子所构成。粗略地说，量子点3个维度的尺寸都在100 nm以下，外观恰似一极小的点状物，其内部电子在各方向上的运动都受到局限，所以量子限域效应(quantum confinement effects)特别显著。量子点是在纳米尺度上的原子和分子的集合体，既可由一种半导体材料组成，如由ⅡB-ⅥA族元素(如CdS、CdSe、CdTe、ZnSe等)或ⅢA-ⅤA族元素(如InP、InAs等)组成，也可以由两种或两种以上的半导体材料组成。作为一种新颖的半导体纳米材料，量子点具有许多独特的纳米性质。

(l)量子点的发射光谱可以通过改变量子点的尺寸大小来控制。通过改变量子点的尺寸和它的化学组成可以使其发射光谱覆盖整个可见光区。以CdTe量子为例，当它的粒径从2.5 nm生长到4.0 nm时，它们的发射波长可以从510 nm红移到660 nm。

(2)量子点具有很好的光稳定性。量子点的荧光强度比最常用的有机荧光材料"罗丹明6G"高20倍，它的稳定性更是"罗丹明6G"的100倍以上。因此，量子点可以对标记的物体进行长时间的观察，这也为研究细胞中生物分子之间长期相互作用提供了有力的工具。

(3)量子点具有宽的激发谱和窄的发射谱。使用同一激发光源就可实现对不同粒径的量子点进行同步检测，因而可用于多色标记，极大地促进了荧光标记在中的应用。而传统的有机荧光染料的激发光波长范围较窄，不同荧光染料通常需要多种波长的激发光来激发，这给实际的研究工作带来了很多不便。此外，量子点具有窄而对称的荧光发射峰，且无拖尾，多色量子点同时使用时不容易出现光谱交叠。

(4)量子点具有较大的斯托克斯位移。量子点不同于有机染料的另一光学性质就是宽大的斯托克斯位移，这样可以避免发射光谱与激发光谱的重叠，有利于荧光光谱信号的检测。

(5)生物相容性好。量子点经过各种化学修饰之后，可以进行特异性连接，其细胞毒性低，对生物体危害小，可进行生物活体标记和检测。

(6)量子点的荧光寿命长。有机荧光染料的荧光寿命一般仅为几纳秒(这与很多生物样本的自发荧光衰减的时间相当)。而量子点的荧光寿命可持续20~50 ns，这使得当光激发后，大多数的自发荧光已经衰变，而量子点荧光仍然存在，此时即可得到无背景干扰的荧光信号。

总而言之，量子点具有激发光谱宽且连续分布，而发射光谱窄而对称，颜色可调，光化学稳定性高，荧光寿命长等优越的荧光特性，是一种理想的荧光探针。

量子点独特的性质基于它自身的量子效应，当颗粒尺寸进入纳米量级时，尺寸限域将引起尺寸效应、量子限域效应、宏观量子隧道效应和表面效应，从而派生出纳米体系具有常观体系和微观体系不同的低维物性，展现出许多不同于宏观体材料的物理化学性质，在非线形光学、磁介质、催化、医药及功能材料等方面具有极为广阔的应用前景，同时将对生命科学和信息技术的持续发展以及物质领域的基础研究发生深刻的影响。

量子点特殊的光学性质使得它在生物化学、分子生物学、细胞生物学、基因组学、蛋白质组学、药物筛选、生物大分子相互作用等研究中有极大的应用前景。半导体量子点的生长和性质成为当今研究的热点，目前最常用的制备量子点的方法是自组织生长方式。量子点半导体量子点中低的态密度和能级的尖锐化，导致了量子点结构对其中的载流子产生三维量子限制效应，从而使其电学性能和光学性能发生变化，而且量子点在正入射情况下能发生明显的带内跃迁。这些性质使得半导体量子点在单电子器件、存贮器以及各种光电器件等方面具有极为广阔的应用前景。除了采用量子点材料研制边发射、面发射激光器外，在其他的光电子器件上量子点也得到了广泛的应用。但是应该注意量子点不是点，更多信息请注意浏览网络上的百科介绍。量子点性质独特，应用前景广阔，究竟以中文发表的研究成果如何呢？利用中国知网（CNKI）数据库，以“量子点”为检索词搜索得到3万余条检索结果，现简要介绍如下：

1 量子点文献近40年来之变

1987-2016年之间（见图1），量子点研究相关文献累计超过3.77篇；2015年达到4549篇，创历史新高。

图1 1987-2016年CNKI数据库有关量子点文献的变化趋势

2 吉林大学研究成果最多

   按照机构来分类统计吉林大学研究成果最多，浙江大学第二，中国科技大学为第三，第四是南京大学，湖南大学和华中科技大学名列第五和第六。

3 王占国成果名列榜首

王占国（半导体材料及材料物理学家,中科院院士）名列第一；肖景林（内蒙古民族大学物理与电子信息学院）名列第二，第三是彭英才（河北大学电子信息工程学院）。

4 关键词分类统计结果：“量子点”文献数量最多，其次是纳米材料、石墨烯、荧光、管催化等。

更多统计结果见下表