Вчені створили нанолазер розміром з вірус

Вчені давно шукають спосіб використовувати лазери в процесорах комп'ютерів. Адже за їхньою допомогою можна передавати інформацію набагато швидше. Проблема в тому, що розмір пристроїв, які генерують лазерний промінь, обмежений дифракційною межею. Тобто генератор не може бути меншим, ніж половина довжини хвилі випромінюваного світла. Так, для червоного світла з довжиною хвилі 700 нанометрів це обмеження становить 350 нанометрів.

Здавалося б, це зовсім небагато, але в останньому поколінні процесорів використовуються елементи розміром всього 22 нанометри. Таким чином, для ультрашвидкої обробки даних і надщільного зберігання інформації вирішальне значення має зменшення розмірів лазерних пристроїв.

Американські дослідники з Північно-західного університету, знаючи про проблему, створили наймініатюрніший лазерний пристрій, порівнянний за розміром з вірусною частинкою.

Цей плазмонний лазер розміром близько 150 нанометрів працює при кімнатній температурі. Він може бути інтегрований в кремнієві фотонні пристрої і дуже маленькі біосенсори.

Домогтися значного зменшення розмірів вченим вдалося за допомогою інноваційного технічного рішення. Якщо в звичайних лазерах посилення світла відбувається в ході багаторазового відбиття в системі дзеркал, званої оптичним резонатором, то в новому пристрої в якості резонатора використовуються димерні молекули, які мають у своєму складі наночастинки золота. Розділені порожниною вони утворюють резонатор у формі краватки-метелика.

Структура нанесена на пластикову підкладку з особливим органічним барвником, який грає роль робочої речовини. Падаюче світло переводить електрони в молекулах барвника в збуджений стан, після чого вони випускають фотони з тією ж довжиною хвилі.

Основну роль в генерації лазерного променя відіграє порожнина між наночастинками, куди надходять фотони після оптичного накачування. Віддзеркалення світла в ній, як у резонаторі, неможливо, тому що її розміри менші, ніж довжина хвилі одержуваного променя. Вченим вдалося обійти це обмеження: вони змусили світ «втиснутися» в такий малий об'єм за допомогою локалізованих поверхневих плазмонів, тобто синхронних коливань електронів на поверхні наночастинок.

Особлива форма наночастинок дозволила вченим уникнути втрат світла в системі, які в іншому випадку роблять неможливим посилення променя.

«Когерентні джерела світла, розміри яких вимірюються в нанометрах, надзвичайно важливі не тільки для дослідження оптичних явищ в настільки малих масштабах, але і для створення оптичних пристроїв із розмірами, здатними подолати обмеження дифракційного межі світла», - говорить в прес-релізі університету. !zn

Читайте також:

Вчені дійшли висновку, що математика є болючою наукою

Японські вчені синтезували сто тринадцятий елемент таблиці Мендєлєєва

Фізики навчили воду кипіти без бульбашок (ВІДЕО)