ความก้าวหน้าการวิจัยเลเซอร์จุดควอนตัมคอลลอยด์

ความก้าวหน้าการวิจัยของเลเซอร์จุดควอนตัมคอลลอยด์
ตามวิธีการปั๊มที่แตกต่างกัน เลเซอร์จุดควอนตัมคอลลอยด์สามารถแบ่งได้เป็นสองประเภท ได้แก่ เลเซอร์จุดควอนตัมคอลลอยด์แบบปั๊มด้วยแสง และเลเซอร์จุดควอนตัมคอลลอยด์แบบปั๊มด้วยไฟฟ้า ในหลายสาขา เช่น ห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรมเลเซอร์ปั๊มด้วยแสงเช่น เลเซอร์ไฟเบอร์และเลเซอร์แซฟไฟร์ที่เจือด้วยไททาเนียม มีบทบาทสำคัญ นอกจากนี้ ในบางสถานการณ์เฉพาะ เช่น ในสาขาเลเซอร์ไมโครโฟลว์ออปติคอลวิธีการเลเซอร์ที่ใช้การปั๊มด้วยแสงเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาถึงความสามารถในการพกพาและขอบเขตการใช้งานที่กว้างขวาง กุญแจสำคัญในการใช้งานเลเซอร์จุดควอนตัมคอลลอยด์คือการให้ผลผลิตเลเซอร์ภายใต้การปั๊มด้วยไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ เลเซอร์จุดควอนตัมคอลลอยด์ที่ปั๊มด้วยไฟฟ้ายังไม่ได้รับการตระหนัก ดังนั้น ด้วยการตระหนักรู้ถึงเลเซอร์จุดควอนตัมคอลลอยด์ที่ปั๊มด้วยไฟฟ้าเป็นแนวทางหลัก ผู้เขียนจึงหารือถึงลิงก์สำคัญของการได้รับเลเซอร์จุดควอนตัมคอลลอยด์ที่ฉีดด้วยไฟฟ้าก่อน นั่นคือ การตระหนักรู้ถึงเลเซอร์ที่ปั๊มด้วยแสงแบบคลื่นต่อเนื่องของจุดควอนตัมคอลลอยด์ จากนั้นจึงขยายไปสู่เลเซอร์สารละลายที่ปั๊มด้วยแสงแบบจุดควอนตัมคอลลอยด์ ซึ่งมีแนวโน้มสูงที่จะเป็นเลเซอร์ตัวแรกที่ตระหนักรู้ถึงการใช้งานเชิงพาณิชย์ โครงสร้างเนื้อหาของบทความนี้แสดงไว้ในรูปที่ 1

ความท้าทายที่มีอยู่
ในการวิจัยเลเซอร์จุดควอนตัมแบบคอลลอยด์ ความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดยังคงเป็นวิธีการที่จะได้มาซึ่งตัวกลางการเพิ่มค่าควอนตัมจุดคอลลอยด์ที่มีค่าขีดจำกัดต่ำ ค่าเกนสูง อายุการเพิ่มที่ยาวนาน และความเสถียรสูง แม้ว่าจะมีรายงานเกี่ยวกับโครงสร้างและวัสดุใหม่ๆ เช่น แผ่นนาโน จุดควอนตัมขนาดยักษ์ จุดควอนตัมแบบไล่ระดับ และจุดควอนตัมเพอรอฟสไกต์ แต่ยังไม่มีการยืนยันจุดควอนตัมจุดเดียวในห้องปฏิบัติการหลายแห่งเพื่อให้ได้เลเซอร์ปั๊มแสงแบบคลื่นต่อเนื่อง ซึ่งบ่งชี้ว่าขีดจำกัดการเพิ่มค่าและความเสถียรของจุดควอนตัมยังไม่เพียงพอ นอกจากนี้ เนื่องจากไม่มีมาตรฐานรวมสำหรับการสังเคราะห์และการกำหนดลักษณะประสิทธิภาพของจุดควอนตัม รายงานประสิทธิภาพการเพิ่มค่าของจุดควอนตัมจากประเทศและห้องปฏิบัติการต่างๆ จึงแตกต่างกันอย่างมาก และความสามารถในการทำซ้ำก็ไม่สูง ซึ่งยังเป็นอุปสรรคต่อการพัฒนาจุดควอนตัมแบบคอลลอยด์ที่มีคุณสมบัติการเพิ่มค่าสูงอีกด้วย

ในปัจจุบันยังไม่มีการสร้างเลเซอร์ปั๊มไฟฟ้าแบบจุดควอนตัม ซึ่งบ่งชี้ว่ายังคงมีความท้าทายในฟิสิกส์พื้นฐานและการวิจัยเทคโนโลยีสำคัญของจุดควอนตัมอุปกรณ์เลเซอร์จุดควอนตัมคอลลอยด์ (QDS) เป็นวัสดุใหม่ที่สามารถประมวลผลได้ด้วยโซลูชัน ซึ่งสามารถอ้างถึงโครงสร้างอุปกรณ์อิเล็กโทรอินเจกชันของไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์ (LED) อย่างไรก็ตาม การศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้แสดงให้เห็นว่าการอ้างอิงแบบง่ายๆ นั้นไม่เพียงพอที่จะทำให้เลเซอร์จุดควอนตัมคอลลอยด์แบบอิเล็กโทรอินเจกชันเกิดขึ้นได้ เมื่อพิจารณาถึงความแตกต่างในโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์และโหมดการประมวลผลระหว่างจุดควอนตัมคอลลอยด์และวัสดุอินทรีย์ การพัฒนาวิธีการเตรียมฟิล์มโซลูชันใหม่ที่เหมาะสำหรับจุดควอนตัมคอลลอยด์และวัสดุที่มีฟังก์ชันการขนส่งอิเล็กตรอนและโฮลเป็นวิธีเดียวที่จะทำให้ได้เลเซอร์ไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำโดยจุดควอนตัม ระบบจุดควอนตัมคอลลอยด์ที่โตเต็มที่ที่สุดยังคงเป็นจุดควอนตัมคอลลอยด์แคดเมียมที่มีโลหะหนัก เมื่อพิจารณาถึงการปกป้องสิ่งแวดล้อมและอันตรายทางชีวภาพ ถือเป็นความท้าทายอย่างยิ่งในการพัฒนาวัสดุเลเซอร์จุดควอนตัมคอลลอยด์ที่ยั่งยืนใหม่

ในการทำงานในอนาคต การวิจัยเกี่ยวกับเลเซอร์ควอนตัมดอตแบบปั๊มด้วยแสงและเลเซอร์ควอนตัมดอตแบบปั๊มด้วยไฟฟ้าควรดำเนินไปควบคู่กันและมีบทบาทที่สำคัญเท่าเทียมกันในการวิจัยพื้นฐานและการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ ในกระบวนการนำเลเซอร์ควอนตัมดอตแบบคอลลอยด์ไปใช้ในทางปฏิบัติ จำเป็นต้องแก้ไขปัญหาทั่วไปหลายประการอย่างเร่งด่วน และยังต้องมีการศึกษาวิธีใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติและฟังก์ชันเฉพาะตัวของเลเซอร์ควอนตัมดอตแบบคอลลอยด์อย่างเต็มที่