中國科學院大連化學物理研究所研究員吳凱豐、副研究員楊陽團隊制備了具有優異光學性能的低毒性藍光膠體量子點，并以其溶液為光增益介質，實現了高度穩定的液體激光輸出。該研究對于推動膠體量子點在激光領域的實際應用具有重要意義。相關研究成果近日發表于《自然-納米技術》。
膠體量子點具有光譜可調諧、發光純度高、成本低廉等優點，在激光領域廣受關注。研究團隊制備了高品質的藍光ZnSe/ZnS核殼量子點。該量子點尺寸緊湊，具有自發形成的漸變型殼層組分，其“光滑”的限域勢阱有助于抑制非輻射俄歇復合，從而延長雙激子壽命和增益壽命。隨后，團隊使用飛秒瞬態吸收光譜研究了該量子點的多激子復合動力學和光增益行為，發現其具有接近1納秒的雙激子光增益壽命。該壽命比相同體積的ZnSe核量子點提升近一個數量級，接近此前報道的20納米直徑的復雜核殼量子點的光增益壽命。
尺寸緊湊、增益壽命長的優點使得該量子點有望在溶液中充當“染料”角色，實現液體激光輸出。團隊進一步使用飛秒激光和納秒激光泵浦量子點溶液，實現了低閾值的藍光放大自發輻射，并具有較高的增益系數。在納秒準連續光泵浦下，該量子點溶液在經典的Littrow激光腔中成功實現了激光輸出。輸出的激光具有閾值低、方向性好、線寬窄、可連續調節、相干性好、偏振度高等特點。該量子點液體激光可以在不攪拌、不循環的條件下實現長時間的穩定輸出，比相同波段的藍光染料分子穩定性高出兩個數量級以上。
這項工作充分展示了膠體量子點在液體激光中的實際應用潛力，也為量子點在光流體學、生物成像和診斷等領域的應用提供了新機遇。（記者孫丹寧）
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