《Applied Radiation and Isotopes》：Computational simulation tools for quantum-dot-based ionizing-radiation detectors: an integrative review (2018–2026)
编辑推荐：
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量子点电离辐射探测器中模拟工具的综述（2018–2026年）。
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共收录了14种辐射传输代码；其中Geant4使用频率最高。
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24种量子点建模代码被归类为互补的参数化资源。
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对35项量子点探测器研究及其使用的代码进行了交叉引用。
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量子点电离辐射探测器中模拟工具的综述（2018–2026年）。
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共收录了14种辐射传输代码；其中Geant4使用频率最高。
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24种量子点建模代码被归类为互补的参数化资源。
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对35项量子点探测器研究及其使用的代码进行了交叉引用。
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报告了每种代码的开源情况、同行评审情况以及其在量子点应用中的状态。
部分摘要
引言
量子点（QDs）是一种半导体纳米结构，当系统的某个维度接近激子玻尔半径时（Brus, 1984），载流子会在三个方向上受到空间限制。这种限制将连续的能带替换为离散的能级，这一特性使得“人工原子”的称谓变得合理，并且可以通过几何控制来调节带隙和发射波长（Yu等人，2003年）。带隙的温度依赖性...
综述类型
采用Whittemore和Knafl提出的综合综述方法（Whittemore和Knafl，2005年），该方法分为五个连续阶段：（i）问题识别；（ii）文献检索；（iii）数据评估；（iv）数据分析；（v）结果呈现。为了确保报告过程中的透明性，该方法还参考了PRISMA-ScR的原则（Tricco等人，2018年），并应用了适用于此目的的20项基本检查清单...
选择流程图（PRISMA-ScR）
在2018–2026年期间，对五个数据库的检索共发现了4,892条原始记录（表1）。通过DOI去重和标题标准化处理后，去除了362条重复记录，剩余4,530条独特记录（重复率为7.4%）；其中92.4%的记录具有有效的DOI，31.9%的记录包含可用于筛选的摘要。
自动化的Rayyan风格筛选将这4,530条记录分为89条“包括”、142条“可能包括”和4,299条“不包括”，排除理由分布在七个方面...
第一部分：模拟量子点的代码
本部分列出了24种计算工具，这些工具分别从电子结构、载流子动力学、量子传输或光子发射等方面对量子点本身进行建模。这些工具被分为四个方法学子组：第一性原理计算（DFT、TDDFT、GW-BSE）、紧束缚和半经验方法、量子点器件中的量子传输，以及开放量子系统。对于每个工具，都提供了其在2018–2026年期间发表的权威参考文献和量子点应用的实证证据...
第二部分：量子点探测器研究中的辐射传输代码
本部分列出了在将量子点作为探测器或剂量计 active 元素的研究中使用的14种蒙特卡罗辐射传输代码。与第一部分不同，这些代码并不模拟量子点本身，而是模拟γ射线或X射线光子穿过传感器体积（包括含有量子点的基底矩阵）的过程，并生成能量沉积和剂量的分布。这些代码被分为四个方法学子组：通用蒙特卡罗平台...
第三部分：研究与应用代码之间的交叉引用
本部分将表5A、表5BA和表5B中的代码与35项提取的研究（表3）进行交叉引用，旨在描述每项研究中实际使用的工具及其使用模式。
在35项研究中，有六项明确指出了使用Geant4作为蒙特卡罗引擎：Fratelli等人（2025年）研究了CsPbBr3钙钛矿量子点及其耦合速率方程；Haddad等人（2025年）研究了彩色...
按语言分布
图4显示了按主要实现语言分类的38种代码的分布情况。Fortran排在首位，共有14种代码；其次是Python，13种；Julia仅有1种代表代码（QuantumOptics.jl）。Fortran和C++在基础代码（如Geant4、平面波DFT引擎VASP、Quantum ESPRESSO和ABINIT，以及蒙特卡罗平台EGSnrc、MCNP、PHITS、PENELOPE和FLUKA）中占据主导地位，而Python则在高层次接口中得到广泛应用...
这项重要的综述统计了2018–2026年间用于量子点研究的35种计算工具，其中24种代码用于模拟量子点本身（表5A），14种代码用于量子点探测器研究（表5B）。对于每种代码，都提供了其在文献中的权威参考文献和量子点应用的实证证据；如果在该时间段内未找到特定于量子点的应用，则会明确说明...
CRediT作者贡献声明
：撰写——原始草稿、可视化、方法论、数据管理、概念化。Nilséia Aparecida Barbosa：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、经费筹集、概念化。Cristiano da Costa Alves：撰写——审稿与编辑、验证、方法论、研究。Fernando M. Araújo-Moreira：撰写——审稿与编辑、监督
未引用的参考文献
Cruz León和Palomino Merino，2025年；Harzing，2026年；Jan等人，2004年；Li等人，2024年；Thokwane和Maluta，2025年。
写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备本工作时，作者使用了生成式AI辅助工具（Claude、Anthropic）来帮助风格审核、文献交叉验证和参考列表组织。使用这些工具后，作者对内容进行了必要的审核和编辑，并对出版物的内容负全责。
资助
本研究得到了巴西高等教育人员培训协调局（CAPES）、巴西国防部（MD）通过PRó-DEFESA V计划——IATQ网络（授权编号88887.961681/2024-00）以及巴西研究与项目资助机构（FINEP）（项目PDI-DQBRN/154522、CMLabIME/0160-22和QUANTUM II/3310-24）的资助。
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究内容。
致谢
作者感谢军事工程研究所（IME）的核工程部门提供的机构支持，并感谢IATQ网络（CAPES/MD）中的合作者们的讨论，这些讨论为本文的撰写提供了有益的见解。
Paulo José Iack Silva|Cristiano da Costa Alves|Nilseia Aparecida Barbosa|Fernando M. Araújo-Moreira
