Litauiske og japanske forskere utvikler sølv nanolaser

Nylig har forskere fra Kaunas University of Technology (KTU) i Litauen og National Institute for Materials Science i Tsukuba, Ibaraki City, Japan gått sammen for å kunne utvikle en ny type nanolaser basert på sølv nanocubes.
Selv om strukturen er så liten at den bare kan observeres gjennom et høydrevet mikroskop, er forskerteamet trygg på dets potensielle applikasjoner.
Nanolaseren har potensial for et bredt spekter av applikasjoner på områder som tidlig medisinsk diagnostikk, datakommunikasjon og sikkerhetsteknologier, og det forventes også å være et viktig verktøy for studiet av lysstoffinteraksjoner. Måten lys forsterkes og genereres av laseren varierer fra applikasjon til applikasjon, og bestemmer fargen på strålingen og kvaliteten på laserstrålen.
I følge oppfinnelsens medforfatter, Dr. Juod? Nas fra KTUs Mindaugas, "Nano-Lasers bruker strukturer en million ganger mindre enn en millimeter for å generere og forsterke lys, og deres laserstråling genereres i et veldig lite volum av materiale."
Selv om forskning og utvikling av nanolasere har pågått i noen tid, er versjonen av KTU og dens japanske partnere unik i produksjonsprosessen. De brukte sølv nanokubes, som er pent anordnet på en overflate og fylt med optisk aktivt materiale, for å lage mekanismen som er nødvendig for å forsterke lyset og produsere lasereffekten.
"Sølv nanokubes, som ekstremt små enkeltkrystale sølvpartikler med utmerkede optiske egenskaper, er kjernekomponenten i nanolaseren vår." sa forsker Juod? NAS fra KTUs Institute of Materials Science.
Nanokubene ble syntetisert gjennom en unik prosess oppfunnet av KTUs partnere i Japan for å sikre deres nøyaktige form og kvalitet. Kubene ble deretter arrangert i en todimensjonal struktur ved bruk av en nanopartikkel-selvmonteringsprosess. I denne prosessen er partiklene naturlig rettet fra et flytende medium på en forhåndsdesignet mal.
Når malparametrene blir tilpasset nanokubens optiske egenskaper, oppstår et unikt fenomen kjent som overflategitterresonans, som effektivt genererer lys i et optisk aktivt medium.
I motsetning til konvensjonelle lasere som bruker speil for å generere dette fenomenet, bruker nanolaseren oppfunnet av KTU -teamet en overflate med nanopartikler. "Når sølv -nanokubene er ordnet i et periodisk mønster, blir lys fanget av dem. Prosessen ligner på Hall of Mirrors i en fornøyelsespark, men her er speilene nanokubene og 'besøkende' er lyset." Juod? Nas visualiserer analogien.
Det fangede lyset bygger seg opp til det til slutt krysser energitskelen til den eksiterte strålingen, og skaper en intens lysstråle med en spesifikk farge og retning. Begrepet laser, som står for lys forsterket ved eksitert stråling, beskriver denne prosessen.
Ved å bruke høykvalitets, enkle å produsere sølv-nanokubes, er laseren i stand til å operere med rekordlave energier, noe som gjør storstilt produksjon mulig, "bemerker Juod? Nas." Kjemisk syntetisert sølv nanocubes kan produseres i store mengder, og deres høykvalitet tillater oss å bruke nanoparticle selv-assembly teknikker. Selv om arrangementet ikke er perfekt, utgjør egenskapene for det. "
I de tidlige stadiene av prosjektet var imidlertid litauiske forskningsfinansieringsbyråer skeptiske, til tross for at enkelheten i metoden burde ha vekket oppmerksomhet. "Noen skeptikere stilte spørsmål ved om den enkle metoden vi brukte kunne lage nanolaserstrukturer av tilstrekkelig høy kvalitet." Professor Sigitas Tamulevicius fra Institute of Materials Science ved KTU sa.
Ikke desto mindre er KTU-teamet overbevist om kvaliteten på nanolaserne og har klart å sikre finansiering fra en internasjonal organisasjon, forklarer Juod? Nas, "etter mye arbeid og eksperimenter, har vi vist at hvis nanopartiklene er brukt, kan en effektiv effekt oppnås, selv om anleggene ikke er perfekte.