量子点可能很快会在照明、计算和医学成像方面开启新的可能性，这得益于俄克拉荷马大学的研究人员取得的重大突破。
该团队成功地将锰添加到这些微小半导体晶体的结构中，从而找到了使其具备磁性的办法，这在该领域许多人认为是不可行的。
这一发现开辟了一种新的钙钛矿纳米材料分支，并标志着量子点设计功能的转变。
掺杂那些原本不可掺杂的材料
这项工作集中在被称为CsPbBr3的铯铅溴化物纳米颗粒上。
这些颗粒已经在显示器、LED照明和实验性能源系统中得到了应用。
“将锰这种优秀的磁性掺杂剂有效地整合到铯铅溴化物纳米颗粒中，竟然是如此困难，”助理教授董怡彤说。
“我们的论文详细介绍了一种高效且稳定的方法。我们成功掺杂了原本无法掺杂的物质。”
研究人员多年来一直尝试将锰整合到这些量子点中，主要是因为锰的光学和磁性特性。早期的尝试只添加了少量锰，始终没能达到实用水平。
董的团队通过去除一些带正电的铯离子并形成富溴化学环境找到了一个替代方案。一旦引入锰离子，这些点吸收了锰离子，并替换了近40%的铅原子。
这种变化立刻可见。在掺杂之前，这些点发出蓝色光。掺杂后，它们发出温暖的橙色光，效率几乎完美。
董指出，大多数量子点在物理尺寸变化时会改变颜色。而在这种情况下，变化是由于化学变化，而不是物理变化。
“简单来说，晶体吸收了锰，这使得掺杂点的浓度非常高，”他说。
这将引领到哪里
这个突破可能会对多个行业产生影响。橙色光对眼睛更舒适，而且在室内农业中效果更好，因为许多植物对温暖光的吸收更有效。
改进的光学特性可能还会让太阳能电池更高效。
董的团队表示，这些点的制造成本可能会更低，因为它们不需要额外的保护涂层。
量子计算可能是最具潜力的领域之一。
掺杂点可以作为量子比特，利用光而不是电力进行控制，这有助于减少干扰，提高稳定性。
董教授说，需要更多研究来控制不同粒子尺寸的掺杂水平，并探究锰离子在结构中的表现。
“我们非常兴奋，新的材料家族能够加入这个领域，”他补充道。
“这些材料不仅便宜、可扩展，而且在不需要大量工程的情况下效率也非常惊人。通过掺杂技术，它们可以变得更加多功能。”
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