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被稱為量子點的半導體晶體長期以來被寄予厚望，有望改進太陽能電池、雷射器和照明裝置，但現實情況是將這些熒光奈米粒子整合到現有技術中已被證明是困難的。一家矽谷初創公司現在的目標是在明年年底前改變這種狀況，利用量子點大幅提高手機攝像頭的拍攝質量。
據位於加利福尼亞州門洛帕克的 InVisage Technologies, Inc. 公司稱，秘訣在於一種名為 QuantumFilm 的新材料，該公司於週一在加利福尼亞州棕櫚沙漠舉行的 DEMO Spring 2010 會議上推出了該材料。InVisage 表示，QuantumFilm 是一種極強的吸光塗層，它將使畫素感測器能夠捕獲約 95% 的影像，比當前的影像感測器提高近四倍。QuantumFilm 目前以工作原型形式存在，InVisage 計劃在年底前準備好生產質量的樣品。
QuantumFilm 的量子點直徑僅為幾奈米，大約相當於生物細胞膜的厚度。雖然有很多不同的方法來製造量子點，但最常見的方法之一是膠體合成，即使用化學物質和熱量的組合來生長它們。量子點的成分取決於用於製造它們的化學物質，它們形成不同的形狀和大小，而這兩個因素都決定了它們的導電效能。較小的量子點發出更接近光譜藍色端的顏色。它們越大，顏色就越紅。
典型的拍照手機畫素感測器由多層組成，包括感測器電子電晶體和光電探測器使用的矽基底層。頂層通常由彩色塑膠或玻璃製成，充當彩色濾光片陣列。夾在中間的是許多層金屬，用於將矽電子電晶體連線在一起。InVisage 的創始人兼首席技術官 Ted Sargent 說，在這種情況下，每個矽光電探測器就像一個收集光的桶，之後電晶體讀取桶中的資訊以生成每個影像。
然而，多倫多大學電氣與計算機工程教授兼加拿大奈米技術研究主席 Sargent 說，由於進入感測器的光線必須穿過幾層金屬才能到達作為弱光吸收體的矽，因此感測器僅檢測到構成影像的光線的約 25%。“你希望完全吸收所有照射到感測器的光，”他說。“你需要大量的矽來阻止所有的光子，但你不能在視線範圍內有足夠的矽來吸收所有的光。”
InVisage 將一層 QuantumFilm 放置在矽和金屬層之上，使其直接位於每個感測器的彩色濾光片陣列下方。光線穿過彩色濾光片並被 QuantumFilm 吸收。“光線不再需要到達矽晶片，矽晶片現在僅用於其優異的電子特性，”Sargent 說。他補充說，這提高了靈敏度並轉化為更高的解析度。
雖然更大、更昂貴的數碼單反相機使用可以捕獲更多光線的大畫素，但 QuantumFilm 旨在使更緊湊的相機（例如手機中的相機）能夠透過更小的畫素捕獲更多光線。“我們已經習慣了我們的手機攝像頭不是那麼出色，但如果我們不必做出這種妥協，那豈不是很好嗎？”Sargent 說。“隨著畫素越來越小，矽在該領域的用途已接近尾聲。矽並非生來就是光吸收體。”
羅切斯特大學光學研究所化學與光學副教授 Todd Krauss 說，量子點的一個常見應用是在生物醫學研究中用作細胞標記，他研究量子點的基本性質及其光學性質。“到目前為止，這確實是量子點最大的市場，”他說。雖然 Krauss 不熟悉 InVisage，但他認為矽作為光探測器的效能隨著時間的推移而得到了改善，並質疑量子點是否會顯著提高矽的效能。
當然，QuantumFilm 是否會像 InVisage 聲稱的那樣影響數碼相機仍有待觀察。在多年來保持低調之後，該公司現在才開始廣為人知，並且以競爭保密為由，不願提供有關 QuantumFilm 成分的詳細資訊。
迄今為止，量子點是一項令人興奮的發現，人們一直在尋找合適的應用。公司一直在使用這些量子點來生產更高效的光伏電池，並使發光二極體 (LED) 更加通用。總部位於馬薩諸塞州沃特敦的奈米材料製造商 QD Vision 生產一種量子點光學薄膜，他們聲稱該薄膜使 LED 節能、發出更溫暖的白熾光，並且使用壽命超過 50,000 小時。“這是量子點的第一種商業電子應用，”Lux Research, Inc. 的研究助理 David Hwang 說。
除了太陽能電池和 LED 之外，一些公司還嘗試使用量子點來改進其顯示技術，但生產特定顏色具有挑戰性且仍然昂貴。“如果你需要量子點來產生特定波長的光，你需要微調量子點的大小，”Hwang 說。然而，雖然量子點的大小在製造彩色顯示屏時非常重要，但在建立用於提高畫素整體捕獲光線能力的材料時，它可能不太重要，這可能對 InVisage 有利。