高效且稳定的CdSe/CdS量子点-聚氨酯丙烯酸酯复合荧光天线，适用于光无线通信

《Laser & Photonics Reviews》：Highly Efficient and Stable CdSe/CdS Quantum Dot–Polyurethane Acrylate Composite Fluorescent Antennas for Optical Wireless Communication

荧光天线通过量子点-聚合物纳米复合材料克服扩展极限，但化学相容性问题导致光致聚合并发，影响发光效率和稳定性。通过ODPA包覆CdSe/CdS量子点与PUA基质形成氢键交联和柔性链塑性，优化浓度后实现99.15%量子产率与环境稳定，FA在OFDM调制下达到154Mbps数据率。

　　

摘要

荧光天线（FAs）作为一种有前景的光学集中器，在克服“étendue极限”方面为光无线通信（OWC）提供了有力支持。量子点-聚合物纳米复合材料在荧光天线领域表现出优异的光学性能。然而，量子点（QDs）表面配体与聚合物基体中的极性官能团之间的化学亲和力较差，导致界面兼容性降低，从而在光聚合过程中引发配体脱附和颗粒间聚集。这些现象严重降低了光致发光效率和长期稳定性，限制了基于聚合物的荧光天线的实际应用。本文通过将经过ODPA钝化的CdSe/CdS量子点嵌入聚氨酯丙烯酸酯（PUA）基体中，并通过刮刀涂层和光聚合工艺制备出了一种高性能纳米复合材料。分子动力学模拟和密度泛函理论计算表明，量子点通过表面配体与PUA硬段之间的氢键交联以及烷基链对软段的增塑作用，提升了与基体的界面兼容性。通过优化量子点浓度，制备出的纳米复合材料具有接近100%的光致发光量子产率（99.15%）和优异的环境稳定性。这种三明治结构的荧光天线在正交频分复用（OFDM）调制下可实现8.6 MHz的带宽和154 Mbps的数据传输速率。该研究提出了一种易于加工、具有高效率和稳定性的纳米复合材料体系，推动了光无线通信技术在陆地和水下环境中的应用。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。