2026年7月21日——短波红外（SWIR）光可用于穿透烟雾和雾气成像，也可在夜间及远程位置使用，同时能确保人眼安全。但如何才能解锁所有这些应用？由砷化铟制成的胶体量子点（InAs CQDs，一种行为类似单个原子的微小半导体）或许能给出答案。它们具有高可调性，符合有害物质限制（RoHS 法规），并能相对较好地承受热量与温度变化。然而，现有的合成方法却带来了严峻挑战。

这一困难源于量子点的一个基本特性：尺寸越大，吸收的波长越长。因此，要达到SWIR波段（900-2500纳米）在实验上颇具挑战，因为这需要相当大的量子点。

某些生长策略依赖油酸配体，这些配体会均匀结合在纳米颗粒表面，由于材料在各个方向上以相同速率添加，从而形成球形。这些颗粒生长迅速且均匀，但仅局限于一定范围内。超过特定尺寸后，生长速度会放缓，通常使该方法的实用范围限制在近红外区域。

其他策略则使用氯离子和胺类配体，这些配体会选择性地聚集在纳米颗粒的四个面上，形成类似四面体的形状。这种形状的量子点所含材料远少于同等宽度的球形量子点，因此原则上，更小的CQD能够达到SWIR波段。但这需要付出代价，因为用这种方式生长较大的四面体速度缓慢，通常通过将温度提升至300°C以上和/或延长反应时间来绕过这一障碍——这两种方法对于达到深SWIR范围都不切实际。

新方法论：先快速生长，后塑造形状

ICFO的研究人员，Taewan Kim 博士、Jae Taek Oh 博士、Hao Wu、Marta Martos Valverde 和 Debranjan Mandal 博士，在 ICREA 教授 Gerasimos Konstantatos 的带领下，现通过结合两种方案的最佳特性克服了这些限制。首先，促进球形生长，使纳米颗粒在中等温度（260-280°C）下于一小时内快速增大。一旦达到足够大的尺寸，颗粒逐渐转变为更高效的四面体形状，最终吸收超过1700纳米的SWIR波长，且体积比同等球形颗粒小近四倍。

这项成果发表在《Advanced Materials》上，是通过使用氨基砷前驱体和氯离子配体（有利于形成四面体形状）以及油酸和三辛基膦（TOP）配体（在反应早期暂时抑制这种面选择性结合）实现的。

文章第一作者 Taewan Kim 博士解释说：“我们的策略诱导了快速的初始球形生长，但由于氯离子配体始终存在，向四面体面转换的趋势从未消失，只是被延迟了。” 他补充道：“最终，氯离子占据主导，形状逐渐向四面体偏移。”

ICFO开发的这种方法除了形状重塑带来的好处之外，还提供了额外优势。一方面，所选前驱体在安全性和易得性方面具有实用优势。另一方面，所使用的配体改善了量子点在油墨中的可加工性，从而显著简化了光电探测器的制造过程。

最终，所制得的器件在检测SWIR光时显示出高光电性能和快速响应速度，展示了该策略的巨大潜力。因此，这项研究为形状如何克服CQD固有的体积限制提供了关键见解，为SWIR光电探测器的工业化商业化开辟了替代途径。