摆脱对有毒材料的依赖…以低成本工艺降低商业化门槛
韩国研究团队在无需使用汞 (Hg) 或铅 (Pb) 的情况下，成功实现了对热成像相机和体温探测中必不可少的中波红外的探测。这项技术有望同时解决现有红外传感器存在的毒性和高成本问题，被评价为有可能改变热成像、医疗、环境传感器等整个产业格局。
韩国研究财团21日表示，高丽大学教授 Jung Gwangseop 研究团队利用碲化银 (Ag₂Te) 胶体量子点，开发出一种能够检测中波红外 (3~5㎛) 全波段的无毒光探测器件。研究成果已于本月4日发表在国际学术期刊《Nature Communications》上。
碲化银胶体量子点的后生长合成过程及光学特性。该图展示了碲化银(Ag₂Te)胶体量子点的合成与光学特性。以小尺寸短波红外量子点为种子，在高温条件下进行后生长，粒径由约6.4nm增大至10.1nm，探测波长也由短波扩展至中波红外(3~5㎛)。仅通过调节反应时间即可精细控制探测波长，从而突破了既有尺寸极限。图及说明 由高丽大学教授 Jeong Gwangseop 供图
View original image中波红外是在热成像相机、体温探测、气体分析等产业、医疗、环境领域被核心应用的波段。然而，目前已商业化的传感器大多含有汞等有毒物质，并依赖需要高价真空设备的工艺，在实现大规模生产和消费市场扩张方面存在局限。
突破“尺寸极限”的量子点…实现中红外全波段
为克服既有胶体量子点粒径的尺寸极限，研究团队引入了“后生长 (post-growth) 工艺”。具体做法是在130℃生成的纳米颗粒作为种子，在180℃条件下额外加入银前驱体和还原剂，使颗粒进一步长大。
通过这一工艺，量子点尺寸从原有极限值（约6nm）最大拓展到10.1nm，同时探测波长也从短波红外扩展到了中波红外波段。尤其是吸收起始波长最高可达6.9㎛，从而可以实现中波红外全波段的探测。
实际制备的器件能够清晰区分37℃和40℃的微小体温差异，并在热成像成像中清楚呈现物体形状。其响应速度为523纳秒 (ns)，在无毒中波红外器件中达到了世界领先水平。
“同时解决毒性与成本问题”…产业扩展性备受关注
此次研究的核心不仅在于性能，更在于“工艺”。研究团队采用无需真空设备、通过涂覆液态材料的溶液工艺，提出了大幅降低制造成本的可能性。
高丽大学教授 Jung Gwangseop 表示：“我们利用环保材料碲化银，证明了在无毒条件下也可以实现中波红外探测”，并称“基于低成本工艺，有望在医疗用发热监测、大气污染气体探测等多种产业领域实现实用化”。
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此次成果在动摇中波红外传感器长期依赖“有毒材料”的结构方面具有重要意义。今后若能进一步提升常温工作性能并掌握多像素阵列技术，从热成像相机到环境传感器，红外技术的大众化进程有望进一步加快。
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