納米材料的光熱轉換是在吸收某種波段的光后，通過等離子體場或者能量躍遷而將能量傳送給晶格，從而產生的熱，導致系統溫度的升高。表面等離激元在光伏電池、超高分辨、以及光熱治療等方面已經被應用。但通常都是在半導體納米結構表面包裝一層貴金屬材料，如金或銀等，通過金或銀的薄層產生局域表面等離激元和增強的局域場，從而極大地增強光吸收及其相關的光熱效應。這類結構中光熱轉換效率通常大約為20%左右。
圖1 CdSe/Bi2Se3 核殼結構量子點的陽離子交換合成及能帶結構。
最近，超晶格國家重點實驗室博士后賈國治和常凱研究員等人巧妙地通過超聲波輔助陽離子交換反應合成 CdSe/ Bi2Se3 核殼結構量子點，實現了量子點形貌和尺寸的控制。陽離子交換反應是一種快捷的、容易制備納米材料的方法，通過該方法可以得到所需結構和尺寸的納米顆粒。由于大部分半導體是由離子鍵構成，陰離子構成的晶格結構相對穩定，因此陽離子之間的交換不會改變晶格結構。結合現在量子點成熟的制備技術，制備出了高質量不同層厚的 Bi2Se3 為殼層的復合結構量子點(如圖1)，并系統研究了其光熱轉換，轉換效率達到目前最好水平（近30%），具有很好的光熱穩定性（如圖2），并解釋了其光熱轉換的微觀機制。
圖2 CdSe/Bi2Se3 核殼結構量子點的光熱轉換及光熱穩定性。
該發現為制備具有層狀生長習性的Bi2Se3量子點材料提供了一個新的思路，為進一步研究拓撲絕緣體納米材料物性打下了基礎，該方法可以拓展到其他材料體系的制備。該工作得到了科技部量子調控項目和國家自然科學基金的支持。研究成果發表在《Nano Research》上，相關工作全文鏈接如下：
http://link.springer.com/article/10.1007/s12274-014-0629-2
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