پیشرفت تحقیقاتی لیزرهای نقطه کوانتومی کلوئیدی

پیشرفت تحقیقاتلیزرهای نقطه کوانتومی کلوئیدی
با توجه به روش‌های مختلف پمپاژ، لیزرهای نقطه کوانتومی کلوئیدی را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد: لیزرهای نقطه کوانتومی کلوئیدی با پمپ نوری و لیزرهای نقطه کوانتومی کلوئیدی با پمپ الکتریکی. در بسیاری از زمینه‌ها مانند آزمایشگاه و صنعت،لیزرهای پمپ‌شده نوری، مانند لیزرهای فیبری و لیزرهای یاقوت کبود آلاییده با تیتانیوم، نقش مهمی ایفا می‌کنند. علاوه بر این، در برخی سناریوهای خاص، مانند در زمینهلیزر میکروفلو نوری، روش لیزر مبتنی بر پمپاژ نوری بهترین انتخاب است. با این حال، با توجه به قابلیت حمل و طیف گسترده کاربردها، کلید کاربرد لیزرهای نقطه کوانتومی کلوئیدی، دستیابی به خروجی لیزر تحت پمپاژ الکتریکی است. با این حال، تاکنون، لیزرهای نقطه کوانتومی کلوئیدی با پمپاژ الکتریکی محقق نشده‌اند. بنابراین، با تحقق لیزرهای نقطه کوانتومی کلوئیدی با پمپاژ الکتریکی به عنوان خط اصلی، نویسنده ابتدا به بررسی پیوند کلیدی دستیابی به لیزرهای نقطه کوانتومی کلوئیدی با تزریق الکتریکی، یعنی تحقق لیزر پمپ نوری موج پیوسته نقطه کوانتومی کلوئیدی، می‌پردازد و سپس به لیزر محلول پمپ نوری نقطه کوانتومی کلوئیدی می‌پردازد که به احتمال زیاد اولین لیزر با کاربرد تجاری خواهد بود. ساختار بدنه این مقاله در شکل 1 نشان داده شده است.

چالش موجود
در تحقیقات لیزر نقطه کوانتومی کلوئیدی، بزرگترین چالش هنوز چگونگی دستیابی به یک محیط بهره نقطه کوانتومی کلوئیدی با آستانه پایین، بهره بالا، طول عمر بهره طولانی و پایداری بالا است. اگرچه ساختارها و مواد جدیدی مانند نانوصفحات، نقاط کوانتومی غول‌پیکر، نقاط کوانتومی گرادیانی و نقاط کوانتومی پروسکایت گزارش شده‌اند، اما هیچ نقطه کوانتومی واحدی در آزمایشگاه‌های متعدد برای دستیابی به لیزر پمپ نوری موج پیوسته تأیید نشده است، که نشان می‌دهد آستانه بهره و پایداری نقاط کوانتومی هنوز کافی نیست. علاوه بر این، به دلیل عدم وجود استانداردهای یکپارچه برای سنتز و توصیف عملکرد نقاط کوانتومی، گزارش‌های عملکرد بهره نقاط کوانتومی از کشورها و آزمایشگاه‌های مختلف بسیار متفاوت است و تکرارپذیری بالا نیست، که این امر نیز مانع توسعه نقاط کوانتومی کلوئیدی با خواص بهره بالا می‌شود.

در حال حاضر، لیزر الکتروپمپ شده نقطه کوانتومی محقق نشده است، که نشان می‌دهد هنوز چالش‌هایی در فیزیک پایه و تحقیقات فناوری کلیدی نقطه کوانتومی وجود دارد.دستگاه‌های لیزرنقاط کوانتومی کلوئیدی (QDS) یک ماده جدید با قابلیت پردازش در محلول هستند که می‌توان آن را به ساختار دستگاه تزریق الکتریکی دیودهای ساطع کننده نور آلی (LED) نسبت داد. با این حال، مطالعات اخیر نشان داده‌اند که مرجع ساده برای تحقق لیزر نقطه کوانتومی کلوئیدی تزریق الکتریکی کافی نیست. با توجه به تفاوت در ساختار الکترونیکی و حالت پردازش بین نقاط کوانتومی کلوئیدی و مواد آلی، توسعه روش‌های جدید تهیه فیلم محلول مناسب برای نقاط کوانتومی کلوئیدی و موادی با توابع انتقال الکترون و حفره، تنها راه تحقق الکترولیزر القا شده توسط نقاط کوانتومی است. بالغ‌ترین سیستم نقطه کوانتومی کلوئیدی هنوز نقاط کوانتومی کلوئیدی کادمیوم حاوی فلزات سنگین است. با توجه به حفاظت از محیط زیست و خطرات بیولوژیکی، توسعه مواد جدید لیزر نقطه کوانتومی کلوئیدی پایدار یک چالش بزرگ است.

در کارهای آینده، تحقیقات در مورد لیزرهای نقطه کوانتومی با پمپ نوری و لیزرهای نقطه کوانتومی با پمپ الکتریکی باید دست در دست هم پیش بروند و نقش مهمی را در تحقیقات پایه و کاربردهای عملی ایفا کنند. در فرآیند کاربرد عملی لیزر نقطه کوانتومی کلوئیدی، بسیاری از مشکلات رایج باید فوراً حل شوند و چگونگی به‌کارگیری کامل خواص و عملکردهای منحصر به فرد نقطه کوانتومی کلوئیدی هنوز مورد بررسی قرار نگرفته است.