Los científicos de Los Alamos han incorporado puntos cuánticos coloidales meticulosamente diseñados en un nuevo tipo de diodos emisores de luz (LED) que contienen un resonador óptico integrado, lo que les permite funcionar como láseres. Estas novelas Los dispositivos de doble función despejan el camino hacia la versatilidad, diodos láser fáciles de fabricar. La tecnología puede potencialmente revolucionar numerosos campos, desde la fotónica y la optoelectrónica hasta la detección química y el diagnóstico médico.

"Este último avance, junto con otros avances recientes en química de puntos cuánticos e ingeniería de dispositivos que hemos logrado, sugiere que los diodos láser ensamblados a partir de una solución pronto pueden convertirse en una realidad". "dijo Victor Klimov, jefe del grupo de puntos cuánticos en el Laboratorio Nacional de Los Alamos. "Las pantallas de puntos cuánticos y los televisores ya están disponibles como productos comerciales. Los láseres de puntos cuánticos coloidales parecen ser los siguientes".

Los láseres de puntos cuánticos coloidales se pueden fabricar utilizando métodos más simples que los diodos láser semiconductores modernos que requieren sofisticados, al vacío, técnicas de deposición capa por capa. Los láseres procesables en solución se pueden producir en condiciones de laboratorio y fábrica menos desafiantes, y podría conducir a dispositivos que beneficiarían a una serie de campos emergentes, incluidos los circuitos fotónicos integrados, circuitos ópticos, plataformas de laboratorio en un chip, y dispositivos portátiles.

Durante las últimas dos décadas, El equipo de puntos cuánticos de Los Alamos ha estado trabajando en aspectos fundamentales y aplicados de los dispositivos láser basados ​​en nanocristales semiconductores preparados mediante química coloidal. Estas partículas, también conocidos como puntos cuánticos coloidales, se puede procesar fácilmente desde su entorno de solución nativa para crear varios dispositivos ópticos, electrónico, y dispositivos optoelectrónicos. Es más, se pueden 'ajustar en tamaño' para aplicaciones de láser para producir colores no accesibles con los diodos láser semiconductores existentes.

En un artículo publicado hoy en Comunicaciones de la naturaleza , Los investigadores de Los Alamos resolvieron con éxito varios desafíos en el camino hacia la tecnología de puntos cuánticos coloidales comercialmente viable. En particular, demostraron un LED operativo, que también funcionaba como un bombeo óptico, láser de bajo umbral. Para lograr estos comportamientos, incorporaron un resonador óptico directamente en la arquitectura del LED sin obstruir los flujos de portadores de carga hacia la capa emisora ​​de puntos cuánticos. Más lejos, diseñando cuidadosamente la estructura de su dispositivo multicapa, podrían lograr un buen confinamiento de la luz emitida dentro del medio de punto cuántico ultradelgado del orden de 50 nanómetros de diámetro. Esta es la clave para obtener el efecto láser y, al mismo tiempo, permitiendo la excitación eficiente de los puntos cuánticos por la corriente eléctrica. El ingrediente final de esta exitosa demostración fue único, Puntos cuánticos caseros perfeccionados para aplicaciones láser según recetas desarrolladas por el equipo de Los Alamos a lo largo de los años de investigación sobre la química y la física de estas nanoestructuras.

Ahora, los científicos de Los Alamos están abordando el desafío restante, que está aumentando la densidad de corriente a niveles suficientes para obtener la llamada "inversión de población", el régimen en el que el medio activo de punto cuántico se convierte en un amplificador de luz.