通过连续流和可持续技术重塑量子点生产

随着对创新材料的需求不断增长，特别是为了应对当今的技术和环境挑战，纳米材料的研究正在成为一个战略领域。在这些材料中，量子点因其独特的性质和广泛的应用而受到特别关注。ULiège的一个研究小组最近做出了重大贡献，提出了一种更可持续的方法来生产这些纳米结构

量子点（QD）是具有独特光学和电子特性的纳米级半导体粒子。它们以高精度吸收和发射光的能力使其成为太阳能电池、LED、医学成像和传感器的理想选择

在最近的一项研究中，ULiège的研究人员开发了第一种强化、可扩展的工艺，使用一种新型的生物相容性硫族化物源（硫、硒和碲等化学元素）在水中生产硫族化镉量子点（广泛用于光电子和纳米技术的半导体化合物）

与依赖有机溶剂的传统方法不同，这种全水性和连续流动的工艺提供了无与伦比的可持续性、安全性和多功能性，是负责任生产先进纳米材料的一大飞跃

两个ULiège实验室：CiTOS（集成技术和有机合成中心）和MSLab之间的合作，设计了一种新型的水溶性硫族化物源和一种完全集成的流动工艺，可提供生物相容的高质量量子点。研究结果发表在《化学科学》上，而最近在《材料科学与工程R》上对可持续量子点生产进行了更广泛的综述。CiTOS主任Jean-Christophe Monbaliu解释说：“这一想法最初来自肽合成，其中TCEP是一种众所周知的水溶性还原剂。”。“我们看到了一个独特的机会，可以将其用作一种更安全、可扩展的硫族转移剂，而且效果非常好。”

为了更好地了解TCEP和硫、硒和碲之间的相互作用，CiTOS与光谱专家Cédric Malherbe（MSLab）合作。他们使用原位拉曼光谱实时监测反应途径，这是该领域的一种罕见方法

“这是一个真正的团队努力，”Malherbe说。“我们使用最先进的分析工具实时跟踪反应途径，这在这个领域是很少做的。”

他们开发的系统不仅提高了生产率，而且大大减少了浪费、能耗和后处理的需要。CiTOS的研究员Carlotta Campalani补充道：“尽管镉基量子点效率很高，但它们的毒性仍然是一个问题，尤其是在日益严格的环境法规下。”。“我们现在正在探索更环保、毒性更低的替代品，这些替代品仍能提供最佳性能。”

这项研究为纳米材料的工业规模生产提供了一条现实而负责任的途径，并反映了ULiège在化学、可持续性和未来技术的十字路口对创新的承诺 More information: Guillaume Petit et al, An innovative chalcogenide transfer agent for improved aqueous quantum dot synthesis, Chemical Science (2024). DOI: 10.1039/D4SC01135J

Carlotta Campalani et al, Towards sustainable quantum dots: Regulatory framework, toxicity and emerging strategies, Materials Science and Engineering: R: Reports (2025). DOI: 10.1016/j.mser.2025.100940

Journal information: Chemical Science