《科学》杂志的一篇新论文概述了过去三十年对胶体量子点的研究，评估了这些纳米级半导体材料的技术进步，并权衡了这一有前景的技术的广泛商业化，该技术将被应用从电视到高效日光收集器的所有领域。

《科学》杂志文章中描述的许多发展都起源于洛斯阿拉莫斯实验室，包括胶体量子点激光器的首次演示、载流子倍增的发现、量子点发光二极管 (LED) 的发展以及发光太阳能 聚光器的开创性研究和单点量子发射器的最新研究。

使用现代胶体化学，可以以接近原子精度的方式操纵量子点的大小和内部结构，从而可以高度精确地控制它们的物理特性，从而控制它们在实际设备中的行为。

在胶体量子点的实际应用中，一些正在进行的努力已经开发了其发射颜色的尺寸可控性和可调性以及接近理想 100% 极限的高发射量子产率。这些特性对使用量子点作为颜色转换荧光粉的屏幕显示和照明技术非常有吸引力。与现有的荧光粉材料相比，量子点由于其窄带和可调光谱发射，可以提高色纯度并更完整地覆盖整个色彩空间。其中一些设备，例如量子点电视，已经达到技术成熟，可以用于商业市场。

下一个前沿是制造技术上可行的 LED，由电驱动的量子点供电。 “科学”评论描述了实现这些设备的各种方法，并讨论了现有的挑战。量子 LED 已经实现了令人印象深刻的亮度和接近理想的效率，接近理论定义的极限。这一进展的主要驱动力是对性能限制因素（如无辐射俄歇复合）的不断了解。 ?

文章还讨论了可解量子点激光器的现状和挑战。

制造这些激光器将使一系列技术受益，包括集成光子电路、光通信、芯片实验室平台、可穿戴设备和医疗诊断。

洛斯阿拉莫斯实验室的研究人员在该领域取得了重大进展，包括阐明了胶体纳米结构中光放大的机制，并首次展示了使用这些材料的激光效应。

量子点在太阳能收集和光传感技术方面也有很大的潜在应用。由于它们的带隙可调，它们可以设计为针对特定的波长范围，这对于实现廉价红外光谱范围的光电探测器特别有吸引力。在太阳能技术领域，胶体量子点已被开发为太阳能电池和发光太阳能集热器中的活性元素。

在光伏 (PV) 的情况下，量子点方法可用于通过可扩展的基于解决方案的技术（例如滚轧加工）来实现新一代廉价的薄膜光伏器件。此外，他们还可以在概念上实现一种新的光转换方案，该方案来自于超小“量子限制”胶体粒子的独特物理过程。在其中一个过程中，载流子成倍增加，通过吸收一个光子产生多个电子-空穴对。 2004 年，来自洛斯阿拉莫斯的研究人员首次报道了这一过程。在光伏和太阳能光化学应用的背景下，该过程一直是深入研究的主题。

洛斯阿拉莫斯研究人员在 LSC 领域取得了许多重要进展，包括开发解决光自吸收问题的实用方法，以及开发高效的双层（串联）器件。包括实验室附属公司 UbiQD Inc. 在内的几家初创企业一直在积极寻求量子点 LSC 技术的商业化。

前瞻经济学人APP信息团队

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