量子ドット：コロイド量子ドット分光計
Nature 523, 7558 doi: 10.1038/nature14576
分光分析は、科学のほぼ全ての分野で、光が物質と相互作用する時には常に行われている。優れた性能特性を持つ高度な機器も存在するが、多くの労力は、小型で安価かつ使いやすいシステムの開発に注がれている。現行のマイクロ分光計の設計の大半では干渉フィルターや干渉光学素子が使われているため、光子効率、分解能、スペクトル領域が制限されている。本論文では、干渉光学素子をコロイド量子ドットからなる二次元吸収フィルターアレイで置き換えれば、こうした限界の多くを克服できることを示す。回折格子や干渉に基づく狭帯域フィルターを用いて、時間的あるいは空間的にスペクトルを分離してから、スペクトルを帯域別に測定する代わりに、コロイド量子ドット分光計は、光スペクトルを波長多重化原理に基づいて測定する。すなわち、複数のスペクトル帯域が同時に1個のフィルターでエンコードされ、1個の検出器で検出されるが、複数個のフィルターと検出器をアレイ形式に配置することで、このプロセスを、異なるエンコーディングのさまざまなフィルターを使って効率的に何度も繰り返すことができるので、目標のスペクトルを計算によって再構築するのに十分な情報が得られる。我々は、300 nmのスペクトル領域をカバーする吸収特性を持つ195個の異なる種類の量子ドットでできた量子ドットマイクロ分光計の性能を、スペクトルピークの位置の1 nm程度の小さなシフトを測定することによって例証した。こうした性能や、さらに改良するための方法がはっきりしていること、量子ドットの処理や集積が容易にできること、それらの微調整できるバンドギャップが多数あり、幅広いスペクトル領域をカバーしていることを考えると、量子ドットマイクロ分光計は、分光計のサイズ、重量、価格、複雑さの最小化が重要な応用に役立つと思われる。
