华中科技大学和美国能源部可再生能源国家实验室在前期提出阳离子交换制备量子点的基础上（Nano Letters, 2014, 14, 6010），在该领域取得新进展，相关成果发表于7月28日的《美国化学会·纳米》杂志上（ACS Nano, 2015, DOI: 10.1021/acsnano.5b01859）。
胶体量子点（Colloidal Quantum Dots, CQDs）是由溶液工艺合成的半导体纳米颗粒。因其独特的光电特性、可溶液操控性及显著的多激子产生效应，胶体量子点被广泛用于太阳能转换、光发射、光探测、气体探测、生物医学成像、液晶显示和图像传感等光电信息技术及器件的制备。
量子点既是科学研究的最前沿——用于探索纳米尺度下的科学问题，又是信息技术的新增长点——将引发包括显示技术在内的多种技术变革。因此，量子点作为重要的信息功能材料，日益受到国际学术界和产业界的关注。
此次研究人员通过捕获阳离子交换反应的中间态，结合光谱分析和微观表征，进一步揭示了这种制备方法的内在机理，并成功将其扩展到多种量子点的制备。
研究结果表明Pb离子和CdS(e)中Cd离子的交换反应是一个各向异性的过程，其反应沿着晶体的<111>方向逐步向前推进，该反应动力学受温度控制。通过精确控制温度，还可以获得部分交换的纳米Janus颗粒，即一部分是CdS(e)，另一部分是PbS(e)，并展现出新颖的光电特性。此方法被成功地应用于高质量PbS量子点的制备，为PbS量子点提供了一个更好的合成方案。