Продемонстрирован лазер рекордно малых размеров
Группа физиков из Норфолкского университета штата, Университета Пердью и Корнеллского университета (все — США) создала лазер, представляющий собой сферическую наночастицу сложной структуры диаметром всего 44 нм.
По принципу действия предложенное учеными устройство относится к так называемым спазерам (spaser, surface plasmon amplification by stimulated emission of radiation), теоретические основы создания которых были разработаны в 2003 году (см. статью в журнале Physical Review Letters). Спазер функционирует аналогично лазеру, но привычные фотоны в его конструкции заменяются на поверхностные плазмоны (квазичастицы, связанные с коллективными колебаниями свободного электронного газа на границе раздела сред), а вместо резонатора используется наночастица. Предыдущие эксперименты по созданию спазера завершались неудачно, поскольку время жизни образовывавшихся при облучении металла плазмонов оказывалось слишком коротким для практического использования.
В отличие от традиционного лазера, частица излучает во всех направлениях; более того, ученые пока не берутся утверждать, что получаемое излучение является когерентным. Впрочем, сами авторы наиболее важным свойством спазера считают возможность получения поверхностных плазмонов: ученые уже создали первые элементы «плазмонных цепей», и спазер может значительно ускорить развитие этой области наноэлектроники. Для того чтобы начать использовать спазер на практике, специалистам необходимо найти способ заменить оптический метод образования плазмонов электрическим; по предположению исследователей, решение этой задачи займет около года. «Нанолазер с электрической накачкой уже создан [см. статью в журнале Nature Photonics], и перспективы использования этих наработок в нашем случае вполне реальны», — заключает один из авторов идеи спазера Марк Стокман (Mark Stockman) из Университета штата Джорджия (США).
Спектр вынужденного излучения образца с содержащимися в нем наночастицами, на которые направлялись импульсы излучения (λ = 488 нм) длительностью 5 нс и энергией 22,5 мДж (1), 9 мДж (2), 4,5 мДж (3), 2 мДж (4) и 1,25 мДж (5). На врезке — вынужденное излучение образца, концентрация наночастиц в котором была уменьшена более чем в 100 раз. (Иллюстрация из журнала Nature.)
Кинетика излучения образца на длинах волн 480 нм (1) и 520 нм (2). Старт процесса излучения совпадает с приходом импульса накачки длительностью 90 пс. (Иллюстрация из журнала Nature.)
Полная версия отчета ученых будет опубликована в журнале Nature.
citcity.ru
публикации сходной тематики
- Nature назвал главу проекта адронного коллайдера ньюсмейкером года
- Крупная серия научных журналов полностью отказалась от бумажных версий
- Создан первый твердый квантовый процессор
- Разработано устройство, повышающее скорость передачи данных по оптическим линиям связи
- В IBM создали нанофотонный переключатель для нового поколения чипов