“Tiga puluh tahun yang lalu, struktur ini menjadi subjek keingintahuan ilmiah yang dipelajari oleh sejumlah kecil penggemar. Selama bertahun-tahun, titik-titik kuantum telah menjadi kelas industri yang digunakan dalam berbagai teknologi tradisional dan baru. Itu menjadi bahan. Jalan menuju pasar komersial.” Victor I. Krimov, rekan penulis risalah dan pemimpin tim yang melakukan penelitian quantum dot di Los Alamos National Laboratory, mengatakan.

Banyak kemajuan dijelaskan dalam Kimia Dimulai di Los Alamos, termasuk demonstrasi pertama laser titik kuantum koloid, penemuan penggandaan pembawa, penelitian perintis tentang dioda pemancar cahaya titik kuantum (LED) dan konsentrator surya bercahaya, dan penelitian terbaru tentang pemancar kuantum titik tunggal.

Dengan menggunakan kimia koloid terbaru, Anda dapat memanipulasi dimensi dan struktur internal titik-titik kuantum dengan akurasi mendekati atom. Ini memungkinkan Anda untuk mengontrol sifat fisik titik kuantum dengan presisi tinggi dan mengontrol perilakunya pada perangkat nyata.

Banyak upaya berkelanjutan dalam aplikasi praktis QD koloid memanfaatkan penyesuaian warna emisi yang dikontrol ukuran dan hasil kuantum emisi tinggi mendekati batas ideal 100 persen. Properti ini menarik untuk tampilan layar dan pencahayaan, di mana titik-titik kuantum adalah teknologi yang digunakan sebagai bahan berpendar yang mengubah warna. Titik kuantum telah meningkatkan kemurnian warna dan cakupan yang lebih lengkap dari seluruh ruang warna dibandingkan dengan bahan berpendar yang ada karena pita sempitnya, emisi yang dapat disesuaikan secara spektral. Beberapa perangkat ini, seperti televisi quantum dot, sudah matang secara teknologi dan tersedia di pasar komersial.

Perbatasan berikutnya adalah pembuatan LED yang layak secara teknis yang ditenagai oleh titik-titik kuantum yang digerakkan secara elektrik. Tinjauan ilmiah menjelaskan pendekatan yang berbeda untuk menerapkan perangkat ini dan mengatasi tantangan yang ada. LED kuantum telah mencapai kecerahan yang mengesankan dan efisiensi yang mendekati ideal, mendekati batas yang ditentukan secara teoritis. Sebagian besar kemajuan ini didorong oleh kemajuan berkelanjutan dalam memahami faktor pembatas kinerja seperti rekombinasi Auger non-radioaktif.

Artikel ini juga menjelaskan status dan tantangan laser titik kuantum yang dapat diproses dengan solusi.

“Ketersediaan laser ini akan membantu berbagai teknologi, termasuk sirkuit fotonik terintegrasi, komunikasi optik, platform lab-on-a-chip, perangkat yang dapat dipakai, dan diagnostik medis,” kata Krimov.

Peneliti Los Alamos telah berkontribusi pada kemajuan signifikan di bidang ini, termasuk menjelaskan mekanisme fotoamplifikasi dalam struktur nano koloid dan demonstrasi pertama efek laser menggunakan bahan ini.

“Saat ini, tantangan utama adalah mendemonstrasikan osilasi laser dari pompa listrik,” kata Klimov. “Los Alamos telah menetapkan beberapa tonggak penting dalam perjalanannya untuk mencapai tujuan ini, termasuk realisasi penguatan optik yang tereksitasi secara elektrik dan pengembangan perangkat fungsi ganda yang bertindak sebagai laser pemompaan optik dan LED standar yang digerakkan secara elektrik. Saya telah bertanggung jawab. “

Titik kuantum juga memiliki potensi utilitas yang besar dalam pemanenan matahari dan teknologi penginderaan optik. Celah pita dapat disesuaikan, sehingga dapat dirancang untuk menargetkan rentang panjang gelombang tertentu. Ini sangat menarik untuk mencapai fotodetektor murah dalam kisaran spektral inframerah. Di bidang teknologi energi surya, titik kuantum koloid telah digunakan sebagai elemen aktif untuk sel surya dan kolektor surya bercahaya.

Untuk fotovoltaik (PV), pendekatan quantum dot dapat digunakan untuk memungkinkan generasi baru perangkat PV film tipis murah yang disiapkan dengan teknologi berbasis solusi skalabel seperti pemrosesan roll-by-roll. Selain itu, mereka memiliki potensi untuk memungkinkan skema fotokonversi baru secara konseptual yang berasal dari proses fisik yang melekat pada partikel koloid “kuantum terbatas” ultra-kecil. Salah satu proses tersebut, penggandaan pembawa, menghasilkan beberapa pasangan elektron-lubang dengan satu foton yang diserap. Proses ini pertama kali dilaporkan oleh para peneliti Los Alamos pada tahun 2004 dan telah menjadi subjek penelitian intensif dalam konteks aplikasi baik dalam PV maupun fotokimia.

“Area lain yang sangat menjanjikan adalah quantum dot emitting solar concentrators atau LSCs,” kata Klimov. “Pendekatan LSC, pada prinsipnya, dapat mengubah dinding jendela dan dinding standar menjadi generator listrik. Bersama dengan modul surya atap, ini membantu menyediakan energi bersih di seluruh bangunan. Konsep LSC adalah 1970. Pada 1980-an, dengan pengenalan khusus titik kuantum yang dirancang, itu benar-benar makmur baru-baru ini. “

Peneliti Los Alamos telah membuat banyak kemajuan signifikan dalam ruang LSC, termasuk pengembangan pendekatan praktis untuk mengatasi masalah penyerapan cahaya sendiri dan pengembangan perangkat dua lapis (tandem) yang sangat efisien. UbiQD Inc. adalah spin-off dari laboratorium. Beberapa start-up, termasuk, telah gencar mengejar komersialisasi teknologi quantum dot LSC.