这个团队，发完Nature，再发第5篇Nature Materials！
文摘
2024-11-25 18:33
四川
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量子点（QDs）是化学制备的半导体纳米晶体，因其在光电领域的潜在应用，尤其是作为光学增益介质，在溶液加工激光器中的研究受到广泛关注。与传统的固态激光材料相比，胶体量子点具有可调的光学特性、较强的光吸收能力和较高的光电转换效率，因此在液态激光器等新型光电子器件中具有独特的优势。然而，现有的液态激光器大多数依赖于有机染料，虽然这些染料在某些领域如光流体学和诊断研究中应用广泛，但其性能受限于非辐射三重态干扰和在高泵浦强度下的材料降解。尽管通过自由浮动喷射流等技术能够绕过这些问题，但这些方案往往导致设备复杂化，难以与其他光电系统集成。相比之下，胶体量子点作为液态激光器增益介质，面临的一个主要挑战是多载流子光学增益态的快速非辐射奥吉尔复合过程，这一过程与受激辐射竞争，严重制约了激光性能。近日，来自美国洛斯阿拉莫斯国家实验室Victor I. Klimov团队在量子点激光研究中取得了重要进展。该团队设计并制备了一种类型（I+II）量子点，利用这些量子点独特的光学增益机制，显著抑制了奥吉尔复合过程。类型（I+II）量子点通过引入混合型（直接/间接）双激子态，成功实现了光学增益，并表现出较慢的激发态弛豫动力学，从而有效减少了临界浓度（nQD,cr），解决了液态量子点激光中快速奥吉尔衰变的难题。通过结合Littrow型光学腔体，研究人员成功实现了稳定的液态激光器，在静态溶液中展现出从634 nm到575 nm的可调激光波长。这项研究展示了基于量子点的液态激光器具有与传统染料激光器相当的光谱可调性，并且不需要循环系统来维持激光输出，从而简化了设备结构，降低了系统复杂性。这一新型液态激光器为未来的紧凑型、高稳定性的光电子器件提供了新的发展路径，且通过控制量子点的组成、尺寸和结构，可以灵活选择广泛的波长范围，为多种光电应用开辟了新的可能性。
