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希伯来大学教授乌里·巴宁。图片来源：纳蒂·肖哈特《Flash 90》

科技日报记者 张佳欣

据3日发表在《自然·材料》上的论文，以色列希伯来大学研究团队开发了一种由两个耦合的半导体纳米晶体组成的“人造分子”系统，该系统可以发出两种不同颜色的光，实现了快速和瞬时的颜色切换。这表明，在纳米尺度上如此快速和高效地切换颜色具有巨大的可能性。

从照明灯、显示器到快速光纤通信网络，彩色光及其可调性是许多现代基本技术的基础。在将彩色发射半导体提升到纳米尺度时，量子限制效应开始发挥作用：改变纳米晶体的大小会改变发射光的颜色，由此可以获得覆盖整个可见光谱的明亮光源。

由于纳米晶体独特的颜色可调性，以及科学家使用湿化学方法很容易制造和操作，它们已经被广泛应用于高质量的商业显示器，这赋予它们优异的颜色质量和显著的节能特性。然而，直到今天，实现每种特定的颜色仍需使用不同的纳米晶体，并且无法在不同的颜色之间进行动态切换。

研究团队克服了这一限制，创造了一种具有两个发射中心的新型分子，在这种分子中，电场可以调节每个发射中心改变颜色，但不会损失亮度。人造分子可以使组成纳米晶体中的一个中心发射绿光，而另一个发射红光。这种新型的双色发光人造分子的发射对诱导电场的外部电压很敏感：一个极性的电场会诱导红色中心发光，而将电场切换到另一个极性时，颜色发射会瞬间切换为绿色，反之亦然。这种颜色转换现象是可逆和即时的，因为它不包括任何分子结构的运动。只需在设备上施加适当的电压，就能获得这两种颜色中的一种，或它们的任意组合。

这一突破为开发探测和测量电场的敏感技术打开了大门，它可彻底改变先进的显示器并助力科学家创建可切换颜色的单光子源。

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本文中新系统最可贵之处在于其保持强度的同时，精确控制光电设备颜色调节的能力。这一能力为各个领域带来了新的可能性：包括显示器、照明、可调颜色的纳米级光电设备等，甚至它也可以作为神经科学研究中跟踪大脑活动的工具。而它主动调节单光子源的发射颜色的潜力，对未来的量子通信技术亦非常重要。

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