Postęp badań nad koloidalnymi laserami z kropkami kwantowymi

Postęp badańkoloidalne lasery z kropkami kwantowymi
Ze względu na różne metody pompowania, koloidalne lasery z kropkami kwantowymi można podzielić na dwie kategorie: pompowane optycznie koloidalne lasery z kropkami kwantowymi i elektrycznie pompowane koloidalne lasery z kropkami kwantowymi. W wielu dziedzinach, takich jak laboratorium i przemysł,lasery pompowane optycznie, takie jak lasery światłowodowe i lasery szafirowe domieszkowane tytanem, odgrywają ważną rolę. Ponadto w niektórych specyficznych scenariuszach, np. w zakresieoptyczny laser mikroprzepływowynajlepszym wyborem jest metoda laserowa oparta na pompowaniu optycznym. Jednakże, biorąc pod uwagę przenośność i szeroki zakres zastosowań, kluczem do zastosowania koloidalnych laserów z kropkami kwantowymi jest osiągnięcie mocy lasera przy pompowaniu elektrycznym. Jednak do tej pory nie opracowano elektrycznie pompowanych koloidalnych kropek kwantowych. Dlatego też, biorąc pod uwagę realizację elektrycznie pompowanych koloidalnych kropek kwantowych jako głównego nurtu, autor najpierw omawia kluczowe ogniwo otrzymywania elektrycznie wtryskiwanych koloidalnych kropek kwantowych, czyli realizację koloidalnego, pompowanego optycznie lasera z ciągłą falą koloidalnych kropek kwantowych, a następnie rozciąga się na koloidalny laser z roztworem optycznie pompowanym z koloidalnymi kropkami kwantowymi, który najprawdopodobniej jako pierwszy osiągnie komercyjne zastosowanie. Strukturę korpusu tego artykułu pokazano na rysunku 1.

Istniejące wyzwanie
W badaniach nad koloidalnym laserem kropek kwantowych największym wyzwaniem pozostaje nadal uzyskanie ośrodka o wzmocnieniu koloidalnej kropki kwantowej o niskim progu, dużym wzmocnieniu, długim czasie życia i wysokiej stabilności. Chociaż donoszono o nowych strukturach i materiałach, takich jak nanoarkusze, gigantyczne kropki kwantowe, kropki kwantowe z gradientem gradientu i kropki kwantowe perowskitu, w wielu laboratoriach nie potwierdzono, że w przypadku żadnej pojedynczej kropki kwantowej można uzyskać laser pompowany optycznie z falą ciągłą, co wskazuje, że próg wzmocnienia i stabilność kropek kwantowych są w dalszym ciągu niewystarczające. Ponadto ze względu na brak ujednoliconych standardów syntezy i charakterystyki wydajności kropek kwantowych, raporty dotyczące wzmocnienia kropek kwantowych z różnych krajów i laboratoriów znacznie się różnią, a powtarzalność nie jest wysoka, co również utrudnia rozwój koloidalnych kwantów kropki o właściwościach o dużym wzmocnieniu.

Obecnie nie opracowano lasera elektropompowanego kropkami kwantowymi, co wskazuje, że nadal istnieją wyzwania w zakresie podstawowych badań fizyki i kluczowych technologii kropek kwantowychurządzenia laserowe. Koloidalne kropki kwantowe (QDS) to nowy, przetwarzalny w roztworze materiał wzmacniający, który można odnieść do struktury urządzenia do elektrowtrysku organicznych diod elektroluminescencyjnych (LED). Jednak ostatnie badania wykazały, że proste odniesienie nie wystarczy do realizacji koloidalnego lasera z kropkami kwantowymi metodą elektrowtrysku. Biorąc pod uwagę różnicę w strukturze elektronowej i sposobie przetwarzania koloidalnych kropek kwantowych i materiałów organicznych, opracowanie nowych metod przygotowania błony roztworów odpowiednich dla koloidalnych kropek kwantowych i materiałów z funkcjami transportu elektronów i dziur jest jedynym sposobem na realizację elektrolasera indukowanego przez kropki kwantowe . Najbardziej dojrzałym układem koloidalnych kropek kwantowych są nadal koloidalne kropki kwantowe kadmu zawierające metale ciężkie. Biorąc pod uwagę ochronę środowiska i zagrożenia biologiczne, poważnym wyzwaniem jest opracowanie nowych, zrównoważonych materiałów na lasery z koloidalnymi kropkami kwantowymi.

W przyszłych pracach badania nad laserami z kropkami kwantowymi pompowanymi optycznie i laserami z kropkami kwantowymi pompowanymi elektrycznie powinny iść ramię w ramię i odgrywać równie ważną rolę w badaniach podstawowych i zastosowaniach praktycznych. W procesie praktycznego zastosowania koloidalnego lasera z kropką kwantową należy pilnie rozwiązać wiele typowych problemów, a do zbadania pozostaje, w jaki sposób w pełni wykorzystać unikalne właściwości i funkcje koloidalnej kropki kwantowej.