近几年，科学家们发现了一种利用“量子点”来精确控制聚合反应的新方法，为制备高性能的量子点–聚合物复合材料带来了新的机遇。这类材料在手机、电视显示屏、太阳能电池、3D 打印等领域都有重要应用。然而，传统制备方式需要加入额外的化学引发剂，在反应中会产生自由基，容易损伤量子点本身的发光性能，使材料达不到理想效果。因此，研发一种不依赖外加引发剂、让量子点自己“启动”聚合反应的新方法，一直是研究热点。
近日，中国科学院大连化学物理研究所的科研团队取得了突破。他们使用高亮度、高稳定、低毒性的硒化锌/硫化锌量子点作为光催化剂，在完全不加入外源引发剂的情况下，实现了丙烯酸酯单体的光控聚合。简单来说，就是让量子点在光的照射下直接“点燃”聚合反应。
为了弄清这个过程究竟是如何发生的，团队利用飞秒瞬态吸收光谱等先进技术观察了量子点受光激发后的超快反应。他们发现，量子点在激发后，能够让单体分子进入一种叫“三线态”的特殊能量状态，从而产生双自由基，再进一步转化成能真正发动聚合反应的单自由基。整个过程发生在极短的时间内，快到以“亚纳秒”（十亿分之一秒）为单位来衡量。
更有趣的是，量子点表面的不同原子在过程中扮演了不同角色——
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锌原子帮助启动聚合链的生长；
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硫原子则通过与链端自由基形成可逆结合，让聚合过程变得更可控、更精准。
也就是说，一个小小的量子点同时承担了传统引发剂的多重功能。
这项成果意味着，未来我们可以利用单一量子点实现多功能、高效率、低损伤的聚合反应，为制备亮度更高、稳定性更好的量子点–聚合物材料提供新技术。在显示、光波导等高科技领域都有期待的应用空间。
相关研究成果已发表在国际著名期刊《自然·通讯》（Nature Communications）上，并得到了国家自然科学基金委员会等的支持。