تقدم البحثليزر النقاط الكمومية الغروانية
وفقًا لطرق الضخ المختلفة، يمكن تقسيم ليزرات النقاط الكمومية الغروانية إلى فئتين: ليزرات النقاط الكمومية الغروانية المضخوخة بصريًا، وليزرات النقاط الكمومية الغروانية المضخوخة كهربائيًا. في العديد من المجالات، مثل المختبرات والصناعة،الليزر المضخوخ بصريًاتلعب التقنيات الحديثة، مثل ليزرات الألياف وليزرات الياقوت المُضاف إليها التيتانيوم، دورًا هامًا. بالإضافة إلى ذلك، في بعض السيناريوهات المحددة، مثل مجالليزر التدفق الضوئي الدقيقتُعدّ طريقة الليزر القائمة على الضخ البصري الخيار الأمثل. ومع ذلك، ونظرًا لسهولة نقلها وتنوع تطبيقاتها، فإن مفتاح تطبيق ليزرات النقاط الكمومية الغروانية يكمن في تحقيق خرج الليزر باستخدام الضخ الكهربائي. ومع ذلك، لم تُطبّق ليزرات النقاط الكمومية الغروانية المضخوخة كهربائيًا حتى الآن. لذلك، انطلاقًا من كون تحقيق ليزرات النقاط الكمومية الغروانية المضخوخة كهربائيًا هو المحور الرئيسي، يناقش المؤلف أولًا الصلة الرئيسية للحصول على ليزرات النقاط الكمومية الغروانية المحقونة كهربائيًا، أي تحقيق ليزر النقاط الكمومية الغروانية الموجي المستمر المضخوخ بصريًا، ثم يمتد إلى ليزر محلول النقاط الكمومية الغروانية المضخوخ بصريًا، والذي يُرجّح أن يكون أول تطبيق تجاري. يوضح الشكل 1 هيكل هذه المقالة.
التحدي الحالي
في أبحاث ليزر النقاط الكمومية الغروانية، لا يزال التحدي الأكبر يتمثل في كيفية الحصول على وسط كسب نقاط كمومية غروانية يتميز بعتبة منخفضة وكسب مرتفع وعمر كسب طويل واستقرار عالٍ. على الرغم من الإبلاغ عن هياكل ومواد جديدة مثل الصفائح النانوية والنقاط الكمومية العملاقة والنقاط الكمومية المتدرجة التدرجية والنقاط الكمومية البيروفسكايتية، لم يتم تأكيد وجود نقطة كمومية واحدة في مختبرات متعددة للحصول على ليزر مضخوخ بصريًا بموجة مستمرة، مما يشير إلى أن عتبة الكسب واستقرار النقاط الكمومية لا يزالان غير كافيين. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لعدم وجود معايير موحدة لتركيب وتوصيف أداء النقاط الكمومية، تختلف تقارير أداء الكسب الخاصة بها من مختلف البلدان والمختبرات اختلافًا كبيرًا، كما أن قابلية التكرار منخفضة، مما يعيق أيضًا تطوير نقاط كمومية غروانية ذات خصائص كسب عالية.
في الوقت الحاضر، لم يتم تحقيق ليزر المضخة الكهربائية للنقاط الكمومية، مما يشير إلى أنه لا تزال هناك تحديات في الفيزياء الأساسية والبحث التكنولوجي الرئيسي للنقاط الكموميةأجهزة الليزرالنقاط الكمومية الغروانية (QDS) هي مادة كسب جديدة قابلة للمعالجة بالمحلول، ويمكن الإشارة إليها ببنية جهاز الحقن الكهربائي للثنائيات العضوية الباعثة للضوء (LED). ومع ذلك، أظهرت الدراسات الحديثة أن مجرد الإشارة لا يكفي لتحقيق ليزر النقاط الكمومية الغروانية بالحقن الكهربائي. ونظرًا للاختلاف في البنية الإلكترونية وطريقة المعالجة بين النقاط الكمومية الغروانية والمواد العضوية، فإن تطوير طرق جديدة لإعداد أغشية المحلول مناسبة للنقاط الكمومية الغروانية والمواد ذات وظائف نقل الإلكترونات والفجوات هو السبيل الوحيد لتحقيق الليزر الكهربائي المُستحث بواسطة النقاط الكمومية. ولا يزال نظام النقاط الكمومية الغروانية الأكثر نضجًا هو النقاط الكمومية الغروانية الكادميومية المحتوية على معادن ثقيلة. ونظرًا لحماية البيئة والمخاطر البيولوجية، فإن تطوير مواد ليزر النقاط الكمومية الغروانية الجديدة والمستدامة يمثل تحديًا كبيرًا.
في الأعمال المستقبلية، ينبغي أن تتكامل أبحاث ليزرات النقاط الكمومية المضخوخة بصريًا مع ليزرات النقاط الكمومية المضخوخة كهربائيًا، وأن تلعب دورًا بالغ الأهمية في الأبحاث الأساسية والتطبيقات العملية. في سياق التطبيق العملي لليزر النقاط الكمومية الغروانية، هناك حاجة ملحة إلى حل العديد من المشكلات الشائعة، ولا يزال يتعين استكشاف كيفية الاستفادة الكاملة من خصائص ووظائف النقاط الكمومية الغروانية الفريدة.
وقت النشر: ٢٠ فبراير ٢٠٢٤