盖世汽车讯 得益于现代LED灯泡，照明成本比以往任何时候都低——但有一种光却是个例外。据外媒报道，三位芝加哥大学（University of Chicago）的科学家宣布了一种创新的红外光制造方法。由于所需材料不同，红外光的制造长期以来比可见光更为困难。

图片来源： 芝加哥大学

这种利用量子点的新方法，其性能与现有红外光源相当甚至更优，而且制造过程也更加简便。科学家们希望这项突破能够带来更经济、更高效的红外技术——这项技术的应用范围十分广泛，从医疗到车辆排放检测都离不开它。

“这种结构将功率转换效率提高了约100倍，”该研究的共同作者、芝加哥大学物理与化学教授、James Frank研究所成员Philippe Guyot-Sionnest表示，“这可能是迄今为止用任何材料制成的最高效的中红外LED。”

“性能一开始就非常出色——令人惊叹。”该研究的另一位共同作者Augustin Caillas表示。

该研究成果于2月24日发表在《自然·光子学》（Nature Photonics）杂志上。

红外线的奥秘

人眼能看到世界的大部分，但却无法感知红外光谱范围内的光线。例如，人类可能觉得不起眼的飞蛾其实非常美丽——只是它们的图案和颜色只在红外线下才会显现，而人类眼睛却无法感知到。同样，鲑鱼利用红外光在溪流中导航；蛇利用红外光在夜间捕猎；植物则利用红外光吸引授粉昆虫。

但为了让人类能够看到并利用这种光，科学家们必须制造相应的设备。问题在于，红外光的能量使其比可见光更难产生和捕获。

Guyot-Sionnest的实验室专门研究量子点——这种粒子极其微小，需要堆叠数万亿个才能形成一个可见的光点。该实验室此前已经开发出一种新技术，使这些粒子能够发射红外光谱范围内的光，但他们希望进一步提高这种方法的效率。

前芝加哥大学博士研究生Xingyu Shen，现就职于威斯康星大学麦迪逊分校（University of Wisconsin-Madison），他研发了一种可用于在表面“打印”高质量量子点的墨水。与此同时，博士后Augustin Caillas开始着手改进器件本身的几何结构。

研究人员想到，他们可以尝试一种在物理学领域流传了几十年的技巧。如果能将电子和光的电磁场集中到同一个微小区域，就能创造条件，使量子点更快地发出荧光，从而产生更明亮的光。

理想的几何结构最终呈现出一个形似微型领结的电路。两个金色三角形在中间相交，中间的缝隙极小。整个装置仅有60纳米厚，这大约相当于指甲一分钟的生长长度。

当研究人员给这个装置通电时，电子会向尖端移动，并在那里从一个点“跃迁”到另一个点，同时发出光。

研究团队对这些器件进行了测试，发现其效率比之前的版本提高了100倍。“性能确实非常出色，令人惊艳，”Caillas说道。

这种器件的制造方法比目前市面上常见的红外光源要简单得多。市面上常见的红外光源都是采用分子外延技术制造的，该技术需要在特殊的超高真空环境下蒸发半导体，并将其凝聚成许多原子级薄层，耗时耗力，而且需要昂贵的制造设备。研究团队希望他们的研究成果能够让红外发光二极管（LED）、激光器和红外相机等产品更容易获得。

红外光用途广泛。夜视摄像机利用红外光探测体温，此外，它还应用于传感器（例如酒精测试仪）、光纤和环境监测等领域。医生们也在研究红外光在医学领域的应用，包括促进伤口愈合、治疗关节炎和癌症。