量子点自被发明以来，学术界生产了数以十万计的科研论文来对其进行研究，其原因在于它具有太多优异的性能，有望被应用于光电技术众多领域。然而现实非常残酷，自上个世纪被发明以来，巨量的科研经费和巨量的科研论文，并没有被转换为与之相称的社会经济价值。在目前来看，真正用到量子点的产品寥寥可数，这对于一个20多年来投入了巨量人力物力的领域来说，是非常尴尬的。其尴尬程度可与曾经的碳纳米管、如今的石墨烯一较高下。

    事出反常必有因。到底是因为量子点本身名不符实还是量子点离实际应用还差关键的步骤？华中科技大学武汉光电国家研究中心的甘棕松教授团队为我们带来了对这个问题研究的最新进展。甘棕松教授谈到：“作为一种直径仅为几纳米的半导体颗粒，量子点集半导体特性和量子尺寸效应于一身，其性能优异是大家公认的事实，之所以难以实用，关键在于我们必须非常好的去使用她。量子点是光电材料领域稀世的名花，她太美，也太脆弱，在使用的时候稍有不慎，她的美就不复存在。不光量子点如此，钙钛矿，二维材料等明星材料多多少少都具有这样的特点。”传统量子点应用大致分为两个分离的步骤。第一步是制备高质量的量子点。第二步则需要将量子点准确地放入设计好的器件中。目前第一步已经研究得非常透彻。然而第二步则存在很大的问题。为了让量子点粘附在目标位置，通常需要对量子点表面改性，同时在位置转移的过程中需要对量子点进行多方面的处理。而且对于一锅溶液状的量子点，要实现其位置精准放置，又需要引入更加复杂的对量子点的操作。十分脆弱的量子点在如此复杂的过程下，很快丢失了其优异性能。这包括:表面钝化弱化或者丧失；表面缺陷增多；两个或多个量子点融合成一个大量子点；外部环境变化等等。

    显然在量子点应用的第二步下功夫将是一个浩大的工程。量子点自身和外部任何小的改变，都可以导致其性能的下降。而要实现每一个步骤性能不降低，从概率统计的角度讲，实在不是一件容易的事情。对此，甘棕松教授团队另辟蹊径，提出将量子点合成和量子点集成两步合并为一步，在生成量子点的同时实现量子点在器件上的集成。如此，则量子点应用的第二步问题将不复存在。

    甘棕松教授团队长期以来专注于研究先进光刻技术及其在工业领域中应用。作为性能优异的光电材料，量子点的应用与光刻技术密切相关。量子点显示屏、量子点生物芯片，量子点传感器等等，都涉及到使用光刻技术将量子点集成到器件上。为此，甘棕松教授团队设计了量子点生成和量子点集成同步的量子点光刻直接图案化方法，在光刻光源的辐照下，证实了在原本量子点集成的位置能够从无到有生成出高质量量子点来。该研究成果以“General and Fast Patterning of Semiconductor Nanocrystals by Femtosecond Laser Direct Writing”为题，发表在近期Journal of Physics D-Applied Physics期刊上。该论文通讯作者甘棕松教授谈到：“我一直希望我们自己的学术工作能够真正衔接科学研究和产业应用。在学术热点不断涌现的今天，量子点早不复当初热门的样子了。与其不断追逐热点，停下来想想为什么产业应用难以实现的原因或许更有价值。我们的学术有太多的热门领域了，国家在一个领域要真正掌握核心技术，就必须像吃饭一样，一定要坚持吃到吃饱。当在电脑屏幕上实时看到激光辐照到基底，在基底上瞬间长出量子点的那一刻，我就知道量子点的应用必将迎来全新的局面。这项工作的成功不仅得益于我们对产业应用的长期关注，更得益于我们倾尽全力，研制属于我们自己的核心设备。尽管与直接采购国外设备相比，这是一个漫长的过程。但是我们打造出了世界最为领先的新型光刻研发设备，并且基于自己的设备对该技术的工艺进行了验证。我们研发的是从设备到工艺的一整套解决办法，我们自信我们这项技术将得到工业界的青睐。”

    该论文第一作者博士研究生刘亚男谈到：“我们这项工作不仅仅解决了两步工艺合一的问题，而且证实了该办法对于不同种类的量子点都是普遍适用的。这预示着我们的技术在实用性方面是非常好的，我们的工作在量子点图案化方面显示出了巨大的应用潜力。基于我们自己研制的光刻设备，我们能够将量子点集成的位置精度保持在百纳米以下，同时量子点集成的最小尺度也做到了几百纳米。我们在高精度和高质量量子点器件集成方面走出了全新的一步，有望为量子点应用带来全新的变化。”

    该项工作得到了国家自然科学基金创新研究群体项目（No.61821003)、国家自然科学基金面上项目资助（No.61775068）、深圳市科技创新委员会基金(No. JCYJ20180507184503128)的支持。