在设计未来更强韧的纳米多聚材料时，荧光四针纳米晶体有望大显身手。美国能源部（DOE）劳伦斯伯克利国家实验室在四针量子点的基础上，将先进的光学与力学传感技术结合在一起，开发出一种会发光的纳米复合纤维，不仅能精确监控纤维本身的抗张力程度，而且把对其力学属性的影响降到了最低水平。相关论文发表在最近出版的《纳米快报》上。

   会发光的纳米纤维

   多聚纳米复合物纤维是一种填充了纳米粒子的多聚材料，纳米粒子遍布在整个纤维基质中，使其力学性能普遍增强，在生物医学、材料学等众多领域有很大的应用潜力。然而，由于人们对这种纤维在微观尺度的应力反应还知之甚少，大大阻碍了对这种材料的合理设计。

   “理解多聚纤维和纳米填充物之间的反应，以及应力是怎样通过屏障传播的，是合成这种材料的关键。”伯克利实验室的鲍尔·埃利维萨托斯说， “现有的能提供这些信息的技术都有缺点，比如改变多聚物分子组成和结构，这样可能会削弱纤维的力学性能，如强韧性等。我们希望能开发出一种会发光的应力传感纳米粒子，并找到一种方法把它们嵌入多聚纤维中，将力学影响降到最小。”

   新研究由埃利维萨托斯和加州大学纳米技术教授希拉·拉里等人领导，他们利用静电纺丝技术将半导体的四针量子点（tQDs）结合进多聚纤维中，成为一种多聚纳米复合纤维。这种纤维受到外力时会变形，四针量子点的荧光色彩会随之改变，即使四针量子点含量低时也很容易看出来。如果提高粒子含量，荧光色彩会更明亮。

   荧光四针量子点

   四针量子点是埃利维萨托斯和研究小组早期开发出来的，这种量子点有1个硒化镉（CdSe）核心和4个硫化镉（CdS）“手臂”，作为纳米级应力传感器极为合适。当施加外力时，四针量子点的“手臂”会被弯曲，使它们的荧光颜色发生改变。而用于静电纺丝的大静电场也让量子点在纤维中均匀一致地分布，使应力集中变得最小，而应力集中会降低多聚纤维的力学性能。

   “四针量子点能发出荧光，不仅能监测简单的单轴向应力，还能监测应力松弛和纤维载荷循环变化情况下的表现。而且四针量子点有弹性可恢复，即使经过多次载荷循环直到纤维断裂，其传感能力也不会发生持久性改变。”埃利维萨托斯说。