Angew. Chem. ：逐步结晶合成法制备具有中红外吸收的单分散InSb胶体量子点

红外技术在军事、环境监测、医疗成像等领域有着不可替代的作用，但传统红外材料依赖有毒的铅、汞等元素，不仅危害健康，还面临严格的环保限制。近年来，科学家将目光投向更为环境友好的铟化锑（InSb）量子点——这种纳米颗粒既能实现高效红外探测，又无毒无害。然而，现有合成技术存在“尺寸瓶颈”，量子点尺寸难以调控、尺寸分布不均一、吸收波长难以突破2000 nm，严重制约了实际应用。

近日，国科大杭州高等研究院李洋副研究员团队提出了一种“逐步结晶”的全新量子点合成策略，成功攻克了InSb量子点的可控制备难题。与传统方法不同，该方法通过先形成非晶态中间体，再逐步结晶的方式，实现了5.8 nm至22.2 nm大范围尺寸可调的单分散锑化铟（InSb）量子点，且无需任何尺寸选择性沉淀即可达到5.8%的极低尺寸分布偏差。更令人振奋的是，首次实现具有中波红外吸收的非铅非汞基量子点，最大吸收波长超过3000 nm，创下了环境友好型量子点的记录。这一成果为环境友好型量子点在中红外光学和光电材料中的应用开辟了新途径，并将溶液加工量子点的前沿推向了中红外领域。

研究发现，对于逐步结晶合成策略得到的量子点，其In和Sb元素均匀分布于整个颗粒，二者比例接近化学计量比。所有样品均表现出显著红外吸收，且因量子限域效应，样品在较大尺寸范围内呈现尺寸依赖性行为。尤为瞩目的是，平均尺寸为17.8和 22.2 nm的样品，其激子吸收峰超过了3000 nm，首次实现具有中红外吸收的InSb胶体量子点。

研究团队通过高分辨透射电镜（HRTEM）观察发现，反应初始20秒内形成的纳米颗粒表面无晶格条纹，呈现非晶态结构。随着反应进行，颗粒内部逐渐出现晶格参数为3.7 Å的晶格条纹，结晶区域由内向外扩展，最终形成结晶度优异的InSb量子点。X射线衍射（XRD）结果显示，代表闪锌矿结构的特征峰从最初缺失到逐渐增强，直接印证了结晶过程的逐步推进。

在该工作中采用的高前体浓度和高过氢化物比的条件下，还原速率的不平衡可以在前体注入后的超短时间内减弱。此时，反应体系中富含高反应性的还原In和Sb单体。值得注意的是，铟金属的熔点为156 ℃，明显低于既定的反应温度（270 ℃）。这意味着还原的In单体可以以液态存在，其中一旦液滴超过临界尺寸，高度无序的液体In液滴的形成先于晶核的出现，从而解释了InSb量子点合成过程中产生逐步结晶的现象的原因。

论文信息

Stepwise Crystallization Synthetic Strategy for Monodisperse InSb Colloidal Quantum Dots with Mid-Infrared Absorption

Qingyu Wang, Cong Sun, Zifeng Liu, Bin Zeng, Yifan Chen, Zhe Liu, Huangpeng You, Xingyu Hu, Peixian Li, Junjie Zhang, Xiaoqi Hou, Ning Dai, Yang Li

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202506387