单个量子点光源的纳米操控

半导体量子点作为单光子源的研究是一个非常有意义的科学热点问题。本项目拟利用纳米蘸笔技术(Dip-pen Nanolithography)的概念，用原子力显微镜针尖来俘获、重新放置和排布单个半导体量子点，从而实现其在固体表面的纳米精度的定位和排列，实现单个量子点水平上的光学测量和分析，避免了对一个任意的量子点集合体研究所必需的统计学或其固有的单体间不均一性的影响，将提供那些传统手段所不能得到的有关单个量子点及其所发射的单光子的本征信息，并可得到单个量子点之间、单个量子点与共振腔等之间的相互作用的信息，具有重要的学术意义和潜在的应用价值，将为单光子器件的制作和量子纠缠等研究打下坚实的基础。

本项目的大部分研究按照任务书的规定展开，已经基本完成了上述计划内容。项目研究内容概述如下：1) 发展了具有普适性的量子点AFM操纵技术，实现了对单个半导体量子点的俘获、移动、精确定位放置，并对AFM操纵单个量子点的物理机制进行了探讨；2) 利用纳米操纵技术构造了由单个量子点、金纳米颗粒等材料组成的复合纳米结构，其中颗粒大小的选择(1～100 nm)和颗粒之间的距离精确可控，定位精度达到10纳米以内；3) 通过测量紫外吸收谱和暗场成像，初步建立了研究单个纳米颗粒表面等离子共振谱的方法；4) 利用激光共聚焦显微镜得到了单个量子点和单个荧光小球的荧光图像；5) 构建了金纳米颗粒-硅纳米线复合结构，探索了纳米金颗粒对硅纳米线拉曼光谱的增强；6) 以生物分子自组装形成的纳米纤维为支架，进行了纳米颗粒合成与组装研究。. 我们的研究表明，对包括量子点在内的各种纳米颗粒的俘获和精确定位放置，本项目所发展的纳米操纵技术具有很好的普适性。因此，我们在包括量子点在内的各种纳米颗粒的AFM操纵研究方面(例如量子点和金纳米颗粒的杂合纳米结构、金纳米颗粒-硅纳米线复合结构构建)取得了一些进展。但是，可能由于单个量子点发光过于微弱，在经纳米操纵后重新放置于表面的单个半导体量子点之间的相互作用和光学分析方面并没有得到令人满意的研究成果。另外，为拓展新的研究领域，我们还在本项目的部分资助下，增加了“多肽纳米纤维为支架的纳米颗粒合成与组装研究”这一部分内容，获得了一定的研究成果。