Progressi della ricerca dilaser a punti quantici colloidali
A seconda dei diversi metodi di pompaggio, i laser a punti quantici colloidali possono essere suddivisi in due categorie: laser a punti quantici colloidali a pompaggio ottico e laser a punti quantici colloidali a pompaggio elettrico. In molti settori, come il laboratorio e l'industria,laser pompati otticamente, come i laser a fibra e i laser a zaffiro drogati al titanio, stanno svolgendo un ruolo importante. Inoltre, in alcuni scenari specifici, come nel campo dilaser a microflusso otticoIl metodo laser basato sul pompaggio ottico rappresenta la scelta migliore. Tuttavia, considerando la portabilità e l'ampia gamma di applicazioni, la chiave per l'applicazione dei laser a punti quantici colloidali è ottenere un'emissione laser mediante pompaggio elettrico. Tuttavia, fino ad ora, non sono stati realizzati laser a punti quantici colloidali con pompaggio elettrico. Pertanto, con la realizzazione di laser a punti quantici colloidali con pompaggio elettrico come linea guida principale, l'autore discute innanzitutto il collegamento chiave per ottenere laser a punti quantici colloidali con iniezione elettrica, ovvero la realizzazione di laser a onda continua a punti quantici colloidali con pompaggio ottico, per poi estendersi al laser a soluzione a punti quantici colloidali con pompaggio ottico, che molto probabilmente sarà il primo a trovare applicazione commerciale. La struttura di questo articolo è mostrata in Figura 1.
Sfida esistente
Nella ricerca sui laser a punti quantici colloidali, la sfida più grande è ancora come ottenere un mezzo di guadagno a punti quantici colloidali con bassa soglia, alto guadagno, lunga durata del guadagno ed elevata stabilità. Sebbene siano state segnalate nuove strutture e materiali come nanosfoglie, punti quantici giganti, punti quantici a gradiente e punti quantici perovskiti, nessun singolo punto quantico è stato confermato in più laboratori per ottenere un laser a pompaggio ottico a onda continua, il che indica che la soglia di guadagno e la stabilità dei punti quantici sono ancora insufficienti. Inoltre, a causa della mancanza di standard unificati per la sintesi e la caratterizzazione delle prestazioni dei punti quantici, i report sulle prestazioni di guadagno dei punti quantici provenienti da diversi paesi e laboratori differiscono notevolmente e la ripetibilità non è elevata, il che ostacola ulteriormente lo sviluppo di punti quantici colloidali con proprietà di guadagno elevato.
Attualmente, il laser elettropompato a punti quantici non è stato realizzato, il che indica che ci sono ancora sfide nella fisica di base e nella ricerca tecnologica chiave dei punti quantici.dispositivi laserI punti quantici colloidali (QDS) sono un nuovo materiale di guadagno processabile in soluzione, che può essere ricondotto alla struttura del dispositivo di elettroiniezione dei diodi organici a emissione di luce (LED). Tuttavia, studi recenti hanno dimostrato che un semplice riferimento non è sufficiente per realizzare il laser a punti quantici colloidali per elettroiniezione. Considerando la differenza di struttura elettronica e modalità di elaborazione tra i punti quantici colloidali e i materiali organici, lo sviluppo di nuovi metodi di preparazione di film in soluzione adatti ai punti quantici colloidali e ai materiali con funzioni di trasporto di elettroni e lacune è l'unico modo per realizzare l'elettrolaser indotto dai punti quantici. Il sistema a punti quantici colloidali più maturo è ancora costituito da punti quantici colloidali di cadmio contenenti metalli pesanti. Considerando la tutela ambientale e i rischi biologici, lo sviluppo di nuovi materiali laser a punti quantici colloidali sostenibili rappresenta una sfida importante.
In futuro, la ricerca sui laser a punti quantici pompati otticamente e sui laser a punti quantici pompati elettricamente dovrebbe procedere di pari passo e svolgere un ruolo altrettanto importante nella ricerca di base e nelle applicazioni pratiche. Nel processo di applicazione pratica del laser a punti quantici colloidali, molti problemi comuni devono essere risolti con urgenza e resta da esplorare come sfruttare appieno le proprietà e le funzioni uniche dei laser a punti quantici colloidali.
Data di pubblicazione: 20 febbraio 2024