Дослідники створили крихітні лазери, розміри яких не перевищують декількох нанометрів
Група дослідників з Північно-Західного університету (Northwestern University) розробила метод виготовлення одиничних екземплярів крихітних нанолазеров, розміри яких становлять кілька нанометрів і які функціонують при кімнатній температурі. Ці плазмонні нанолазеры без всяких труднощів можуть бути інтегровані до складу кремнієвих напівпровідникових фотоелектричних приладів, оптичних приладів та нанорозмірних датчиків. Скорочення розмірів фотонних і електронних приладів має дуже велике значення для реалізації швидкої обробки інформації і досягнення високої щільності зберігання інформації і головним кроком у цьому напрямку є мініатюризацію ключового елемента, джерела світла, лазера.
"Створення джерел когерентного світла нанометрових розмірів має важливе значення не тільки для досліджень явищ, що відбуваються на мікро - і нанорівні. З допомогою таких джерел нам вдасться створити оптичні пристрої та прилади з розмірами, меншими, ніж визначається дифракційною межею" - розповідає Тері Одом (Teri Odom), вчений з Північно-Західного університету та експерт з нанотехнологій.
"Тим, що дозволило нам створити нанолазер з розмірами, меншими, ніж визначено дифракційною межею, стала особлива тривимірна форма западини оптичного резонатора, випромінюючого когерентний світло. Ця форма дуже нагадує тривимірний варіант краватки-метелики" - розповідає Одом.
Металеве підставу, у якому створено поглиблення оптичного резонатора, є генератором поверхневих плазмонів, поля, що складається з синхронних коливань вільних електронів металу. Плазмоны є явищем квантового світу, тому для них не існує ніяких фундаментальних обмежень, пов'язаних з дифракцією світла.
Форма "метелики" володіє двома істотними перевагами перед формами, створеними в ході попередніх спроб створення плазмонных нанолазеров. По-перше, з-за антенного ефекту вона забезпечує виникнення в нанообъеме чіткої електромагнітної "гарячої" точки, що випромінює світло. І по-друге, з-за її дискретної геометрії нанолазер має дуже малими енергетичними втратами.
Крім всіх описаних вище переваг нових нанолазеров в ході проведених експериментів вчені, розташувавши на одному кристалі матрицю нанолазеров, виявили ще один дивовижний факт. Виявляється ці нанолазеры можуть випромінювати світло під певними кутами, які залежать від орієнтації кристалічної гратки матеріалу підстави.