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被称为量子点的半导体晶体长期以来被寄予厚望，有望改进太阳能电池、激光器和照明设备，但现实情况是将这些荧光纳米粒子集成到现有技术中已被证明是困难的。一家硅谷初创公司现在的目标是在明年年底前改变这种状况，利用量子点大幅提高手机摄像头的拍摄质量。
据位于加利福尼亚州门洛帕克的 InVisage Technologies, Inc. 公司称，秘诀在于一种名为 QuantumFilm 的新材料，该公司于周一在加利福尼亚州棕榈沙漠举行的 DEMO Spring 2010 会议上推出了该材料。InVisage 表示，QuantumFilm 是一种极强的吸光涂层，它将使像素传感器能够捕获约 95% 的图像，比当前的图像传感器提高近四倍。QuantumFilm 目前以工作原型形式存在，InVisage 计划在年底前准备好生产质量的样品。
QuantumFilm 的量子点直径仅为几纳米，大约相当于生物细胞膜的厚度。虽然有很多不同的方法来制造量子点，但最常见的方法之一是胶体合成，即使用化学物质和热量的组合来生长它们。量子点的成分取决于用于制造它们的化学物质，它们形成不同的形状和大小，而这两个因素都决定了它们的导电性能。较小的量子点发出更接近光谱蓝色端的颜色。它们越大，颜色就越红。
典型的拍照手机像素传感器由多层组成，包括传感器电子晶体管和光电探测器使用的硅基底层。顶层通常由彩色塑料或玻璃制成，充当彩色滤光片阵列。夹在中间的是许多层金属，用于将硅电子晶体管连接在一起。InVisage 的创始人兼首席技术官 Ted Sargent 说，在这种情况下，每个硅光电探测器就像一个收集光的桶，之后晶体管读取桶中的信息以生成每个图像。
然而，多伦多大学电气与计算机工程教授兼加拿大纳米技术研究主席 Sargent 说，由于进入传感器的光线必须穿过几层金属才能到达作为弱光吸收体的硅，因此传感器仅检测到构成图像的光线的约 25%。“你希望完全吸收所有照射到传感器的光，”他说。“你需要大量的硅来阻止所有的光子，但你不能在视线范围内有足够的硅来吸收所有的光。”
InVisage 将一层 QuantumFilm 放置在硅和金属层之上，使其直接位于每个传感器的彩色滤光片阵列下方。光线穿过彩色滤光片并被 QuantumFilm 吸收。“光线不再需要到达硅晶片，硅晶片现在仅用于其优异的电子特性，”Sargent 说。他补充说，这提高了灵敏度并转化为更高的分辨率。
虽然更大、更昂贵的数码单反相机使用可以捕获更多光线的大像素，但 QuantumFilm 旨在使更紧凑的相机（例如手机中的相机）能够通过更小的像素捕获更多光线。“我们已经习惯了我们的手机摄像头不是那么出色，但如果我们不必做出这种妥协，那岂不是很好吗？”Sargent 说。“随着像素越来越小，硅在该领域的用途已接近尾声。硅并非生来就是光吸收体。”
罗切斯特大学光学研究所化学与光学副教授 Todd Krauss 说，量子点的一个常见应用是在生物医学研究中用作细胞标记，他研究量子点的基本性质及其光学性质。“到目前为止，这确实是量子点最大的市场，”他说。虽然 Krauss 不熟悉 InVisage，但他认为硅作为光探测器的性能随着时间的推移而得到了改善，并质疑量子点是否会显着提高硅的性能。
当然，QuantumFilm 是否会像 InVisage 声称的那样影响数码相机仍有待观察。在多年来保持低调之后，该公司现在才开始广为人知，并且以竞争保密为由，不愿提供有关 QuantumFilm 成分的详细信息。
迄今为止，量子点是一项令人兴奋的发现，人们一直在寻找合适的应用。公司一直在使用这些量子点来生产更高效的光伏电池，并使发光二极管 (LED) 更加通用。总部位于马萨诸塞州沃特敦的纳米材料制造商 QD Vision 生产一种量子点光学薄膜，他们声称该薄膜使 LED 节能、发出更温暖的白炽光，并且使用寿命超过 50,000 小时。“这是量子点的第一种商业电子应用，”Lux Research, Inc. 的研究助理 David Hwang 说。
除了太阳能电池和 LED 之外，一些公司还尝试使用量子点来改进其显示技术，但生产特定颜色具有挑战性且仍然昂贵。“如果你需要量子点来产生特定波长的光，你需要微调量子点的大小，”Hwang 说。然而，虽然量子点的大小在制造彩色显示屏时非常重要，但在创建用于提高像素整体捕获光线能力的材料时，它可能不太重要，这可能对 InVisage 有利。