永續發展與能源科技研究中心

由 本中心 #吳明忠 教授 / #林廷翰 助理研究員 與 麻省理工學院MIT Prof. Mingda Li 共同領導的研究團隊，歷經兩年深入合作，整合理論建模與實驗觀察，成功闡明嵌入導電性基質中的量子點密度調控所引發的非微擾性光–物質交互效應。本研究提供一套可預測且具指導性的設計方法，有助於未來開發功能性混成材料與先進光電元件。
#量子點（Quantum Dots, #QDs）作為奈米尺度的發光單元，長期以來多被視為彼此獨立的粒子。嵌入型量子點混合材料具備高度可調控性，然而目前該類材設計策略迄今仍缺乏明確的理論依據，且變因眾多、試誤成本高。在本研究中，團隊發現當 QDs 嵌入具導電性之半導體高分子基質（如 #P3HT）時，基質可作為介質誘發 QD 間的非微擾性耦合互動，進而顯著改變材料的光電特性。所呈現的集體行為，如:載子壽命延長、束縛能量提升，將隨 QD 濃度上升而更加顯著，且與 QDs 嵌入絕緣基質如 #PMMA，所呈現的獨立性質形成對比。考量目前該類材料設計普遍缺乏明確原則，且變因眾多、試誤成本高，本研究透過建立量子場論（Quantum-field theory）模型，成功重現並解釋上述實驗現象，為混成材料的理論預測與功能優化提供全新路徑。
研究重點摘要
• 證實 QD 密度上升可增強非微擾性交互效果
• 量子點行為與絕緣基質（PMMA）中顯著不同
• 建立具一致性的量子場論模型
• 融合實驗與理論，建立預測式混成材料設計框架
本研究發表於 Advanced Composites and Hybrid Materials（IF: 21.8），展現台美跨國團隊在量子材料與先進複合材料設計領域的重要貢獻。
論文資訊：
Giant, Non-Perturbative Tuning of Light–Matter Interaction of Embedded Quantum Dots in Semiconducting Matrices
DOI：https://doi.org/10.1007/s42114-025-01358-2
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