Lietuvos ir Japonijos tyrėjai išsivysto sidabro nanolaser

Neseniai Lietuvos Kauno technologijos universiteto (KTU) tyrėjai ir Nacionalinis medžiagų mokslo institutas Tsukuboje, Ibaraki mieste, Japonijoje, sujungė rankas, kad sėkmingai sukurtų naujo tipo nanolaserą, pagrįstą sidabriniais nanokubais.
Nors jos struktūra yra tokia maža, kad ją galima pastebėti tik naudojant labai galingą mikroskopą, tyrimų komanda įsitikinusi savo galimomis pritaikymais.
„Nanolaser“ gali naudoti įvairias programas tokiose srityse kaip ankstyva medicininė diagnostika, duomenų ryšių ir saugumo technologijos, be to, tikimasi, kad tai bus svarbi priemonė tiriant šviesos sąveiką. Šviesos amplifikavimo ir lazerio generuojamos šviesos būdas skiriasi įvairiais taikymais, nustatant radiacijos spalvą ir lazerio spindulio kokybę.
Remiantis išradimo bendraautoriu, dr. Juod? NAS iš KTU Mindaugos, „Nano-lazeriai naudoja struktūras milijoną kartų mažesnių už milimetrą, kad sukurtų ir sustiprintų šviesą, o jų lazerinė spinduliuotė susidaro labai mažoje medžiagos tūrie“.
Nors nanolaserių tyrimai ir plėtra kurį laiką tęsiasi, KTU ir jos Japonijos partnerių versija yra unikali savo gamybos procese. Jie naudojo sidabrinius nanokubus, kurie yra tvarkingai išdėstyti ant paviršiaus ir užpildyti optiškai aktyvia medžiaga, kad sukurtų mechanizmą, reikalingą šviesai sustiprinti ir sukurti lazerio efektą.
"Sidabriniai nanokubai, kaip ypač mažos vieno kristalų sidabro dalelės, turinčios puikias optines savybes, yra pagrindinė mūsų nanolaserio komponentas." sakė tyrėjas Juod? NAS iš KTU medžiagų mokslo instituto.
Nanokubai buvo susintetinti per unikalų procesą, kurį išrado KTU partneriai Japonijoje, kad būtų užtikrinta tiksli jų forma ir kokybė. Tada kubai buvo suskirstyti į dvimatę struktūrą, naudojant nanodalelių savaiminio surinkimo procesą. Šiame procese dalelės natūraliai išlyginamos iš skystos terpės ant iš anksto sukurto šablono.
Kai šablono parametrai suderinami su nanokubų optinėmis savybėmis, atsiranda unikalus reiškinys, žinomas kaip paviršiaus gardelės rezonansas, kuris efektyviai sukuria šviesą optiškai aktyvioje terpėje.
Skirtingai nuo įprastų lazerių, kurie naudoja veidrodžius šiam reiškiniui generuoti, Nanolaser, kurį išrado KTU komanda, naudoja paviršių su nanodalelėmis. "Kai sidabriniai nanokubai yra išdėstyti periodiškai, juos įstrigo šviesa. Procesas yra panašus į veidrodžių salę pramogų parke, tačiau čia veidrodžiai yra nanokubai, o" lankytojai "yra šviesa". Juod? Nas vizualizuoja analogiją.
Užfiksuota šviesa kaupiasi, kol galiausiai peržengia sužadintos radiacijos energijos slenkstį, sukurdama intensyvų šviesos spindulį, turinčiu specifinę spalvą ir kryptį. Šis procesas apibūdina terminą lazeris, kuris reiškia šviesą, sustiprintą sužadintos radiacijos.
Naudojant aukštos kokybės, lengvai gaminamą sidabrinę nanokubus, lazeris gali veikti rekordinėje mažoje energijoje, todėl didelio masto gamyba gali būti didelė “,-pažymi Juod? NAS.“ Chemiškai susintetintos sidabrinės nanokubai gali būti gaminami dideliais kiekiais, o jų aukšta kokybė leidžia mums naudoti nanodalelių savarankišką techniką. Net jei išdėstymas nėra tobulas, jos savybės ją kompensuoja “.
Tačiau ankstyvuosiuose projekto etapuose Lietuvos tyrimų finansavimo agentūros buvo skeptiškos, nepaisant to, kad metodo paprastumas turėjo sulaukti dėmesio. "Kai kurie skeptikai suabejojo, ar paprastas metodas, kurį mes naudojome, gali sukurti pakankamai aukštos kokybės nanolaser struktūras." Prof. Sigitas Tamulevicius iš KTU Medžiagų mokslo instituto.
Nepaisant to, KTU komanda yra įsitikinusi dėl savo nanolaserių kokybės ir sugebėjo užsitikrinti finansavimą iš tarptautinės organizacijos, Juod? Nas paaiškina: „Po daugybės darbo ir eksperimentų mes parodėme, kad jei naudojami aukštos kokybės nanodalelės, net ir bus naudojamasi aukštos kokybės nanodalelės“, net jei masyvas nėra tobulas “.