Litevští a japonští vědci vyvíjejí stříbrný nanolaser

V poslední době se vědci z Kaunas University of Technology (KTU) v Litvě a Národního institutu pro materiálové vědy v Tsukubě v Ibaraki v Japonsku připojili k ruce, aby úspěšně vyvinuli nový typ nanolaseru založený na stříbrných nanokubech.
Přestože je její struktura tak malá, že ji lze pozorovat pouze prostřednictvím vysoce výkonného mikroskopu, výzkumný tým je přesvědčen o svých potenciálních aplikacích.
Nanolaser má potenciál pro širokou škálu aplikací v oblastech, jako je časná lékařská diagnostika, datová komunikace a bezpečnostní technologie, a také se očekává, že bude důležitým nástrojem pro studium interakcí s lehkou hmotou. Způsob, jakým je světlo amplifikováno a generováno laserem, se liší od aplikace k aplikaci, stanoví barvu záření a kvalitu laserového paprsku.
Podle spoluautora vynálezu, Dr. Juoda? Nas z KTU's Mindaugas, „nano-laseři používají struktury milionkrát menší než milimetry k generování a zesilování světla a jejich laserové záření je generováno ve velmi malém objemu materiálu.“
Přestože výzkum a vývoj nanolaserů již nějakou dobu probíhá, verze KTU a jeho japonských partnerů je ve svém výrobním procesu jedinečná. Používali stříbrné nanokubičky, které jsou úhledně uspořádány na povrchu a naplněny opticky aktivním materiálem, aby vytvořily mechanismus potřebný k zesílení světla a vytvoření laserového efektu.
"Stříbrné nanokubičky, jako extrémně malé jednokrystalové stříbrné částice s vynikajícími optickými vlastnostmi, jsou jádrem našeho nanolaseru." Uvedl výzkumný pracovník Juod? NAS KTU Institutu pro materiály.
Nanocubes byly syntetizovány prostřednictvím jedinečného procesu vynalezeného partnery KTU v Japonsku, aby se zajistilo jejich přesný tvar a kvalitu. Kostky byly poté uspořádány do dvourozměrné struktury za použití procesu samostavení nanočástice. V tomto procesu jsou částice přirozeně zarovnány z kapalného média na předem navrženou šablonu.
Když jsou parametry šablony přizpůsobeny optickým vlastnostem nanocubů, dochází k jedinečnému jevu známému jako rezonance povrchové mřížky, který účinně generuje světlo v opticky aktivním médiu.
Na rozdíl od konvenčních laserů, které používají zrcadla k vytvoření tohoto jevu, nanolaser vynalezl tým KTU využívá povrch s nanočásticemi. „Když jsou stříbrné nanokubičky uspořádány v periodickém vzoru, je jimi zachyceno světlo. Proces je podobný síni zrcadel v zábavním parku, ale zde jsou zrcadla nanokubes a„ návštěvníci “jsou světlo.“ Juod? Nas vizualizuje analogii.
Zachycené světlo se hromadí, dokud nakonec nepřekročí práh energetiky vzrušeného záření a vytvoří intenzivní paprsek světla se specifickou barvou a směrem. Tento proces popisuje termín laser, který znamená světlo amplifikované excitovaným zářením.
Použitím vysoce kvalitních, snadno produkovaných stříbrných nanokubů je laser schopen pracovat na rekordních nízkých energiích, což umožňuje rozsáhlou výrobu, „poznamenává Juod? Nas. I když uspořádání není dokonalé, jeho vlastnosti to nahradí. “
V raných fázích projektu však byly litevské agentury pro financování výzkumu skeptické, a to i přesto, že jednoduchost metody by měla upoutat pozornost. "Někteří skeptici zpochybnili, zda jednoduchá metoda, kterou jsme použili, by mohla vytvořit nanolaserové struktury dostatečně vysoké kvality." Sigitas Tamulevicius z Institutu vědy o materiálech na KTU řekl.
Tým KTU je nicméně přesvědčen o kvalitě svých nanolaserů a podařilo se mu zajistit financování mezi mezinárodní organizací, Juod? NAS vysvětluje: „Po mnoha pracích a experimentech jsme prokázali, že pokud se použije vysoce kvalitní nanočástice, lze dosáhnout účinného účinku, i když pole nejsou dokonalé.“