更好地了解支持开发量子点(微小半导体纳米晶体)的众所周知技术的科学，可以帮助减少当前实践的猜测，因为材料科学家使用它们来制造更好的太阳能电池板和数字显示器。

仅十亿分之一米宽的量子点通常在溶液中制备，并作为墨水进行涂覆或喷涂，以形成用于制造设备的导电薄膜。“但找到做到这一点的最佳方法一直是一个反复试验的问题，”材料科学家 Ahmad R. Kirmani 说。现在，他与 KAUST 和加拿大多伦多大学的同事一起揭示了为什么某些众所周知的技术可以显着提高电影的性能。

量子点根据其大小吸收和发射不同波长的光。这意味着它们可以被调整为太阳能电池板中的高效吸收器，或者通过使晶体更大或更小来为显示器发射不同的颜色。

这些点通常是从溶液中的铅和硫中生长出来的。因为点的属性取决于它们的大小，所以它们的生长必须在正确的点停止，这是通过添加特殊分子来限制它们的生长来实现的。工程师们经常使用油酸分子，每个分子有 18 个碳原子，它们像头发一样附着在晶体表面，阻止生长。

这产生了适合涂布以形成薄膜的点溶液。然而，这种薄膜并不擅长导电，因为长酸分子阻碍了纳米晶体之间的电子流动。所以工程师添加了更短的分子。这些“接头”每个分子只有大约两个碳原子。接头取代了长帽分子，增加了电导。“这种方法已经使用了几十年，但没有人调查过到底发生了什么，”Kirmani 说。

为了找出答案，Kirmani 的团队使用微量天平来监测过渡过程中油酸与接头的交换。他们通过从点散射 X 射线来测量点之间的间距，他们还记录了薄膜厚度、密度和光吸收特性的变化。

他们没有看到薄膜特性的平滑变化，而是看到了一个突然的跳跃——标志着一个相变。当几乎所有的酸分子都被连接体取代时，这些点突然靠在一起，电导率上升。

Kirmani 希望其他团队能受到启发进行进一步研究，可能通过在中途阻止过渡过程并将各种分子引入点表面以查看出现哪些新特征。“将这种理解应用于新技术的新范式有很大的潜力，”他说。