Международная группа ученых создала полупроводниковый нанолазер из наночастицы титаната кальция. Размер прибора — 310 нанометров, что в три тысячи раз меньше одного миллиметра, результаты работы ученых опубликованы в журнале «ACS Nano».
Как сообщают в Университете ИТМО, ученые которого входили в исследовательскую группу, в перспективе нанолазер может быть использован при разработке чипов для оптического компьютера.
У нанолазера много особенностей. В частности, он излучает зеленый свет. Это серьезный прорыв, ведь зеленая часть видимого спектра раньше считалась для нанолазеров проблемой. У специалистов есть даже такое устойчивое выражение «зеленый провал». Дело в том, что у стандартных полупроводниковых материалов для светодиодов в зеленой области спектра происходит падение квантовой эффективности. В новой разработке эта проблема решена.
Вторая особенность — нанолазер может работать при комнатной температуре. Это тоже важно. Зачастую, в нанотехнологических разработках задаются условия, которые можно получить только в лаборатории, например, избыточное давление или крайне низкая температура. Это затрудняет применение разработок в реальной жизни, например, при создании каких-то обычных приборов, которые должны работать в стандартных условиях.
Излучаемый новым нанолазером свет легко регистрируется. Невооруженным глазом луч, конечно, не разглядеть, но при наблюдении в стандартный оптический микроскоп, зеленый свет заметен.
Лазер сделан из титаната кальция, этот минерал носит название перовскит. Это относительно редкий минерал, его активное изучение началось только в последние десятилетия. Особенность перовскита — кристаллическая решетка в форме куба, атомы титана в нем расположены в узлах, а атомы кислорода — в центре.
Исследования показали, что наночастица перовскита в форме куба может выполнять роль как активной среды, так и резонатора. Это переворачивает представление о лазерах, ведь для обычного лазера нужна активная среда, которая генерирует излучение, и оптический резонатор, он удерживает энергию внутри. В случае с перовскитом можно обойтись лишь одной наночастицей размером 310 нанометров. При возбуждении ее фемтосекундным лазером, она может поддерживать лазерную генерацию.
Исследования показали, что инновационный нанолазер способен выдержать миллионы актов накачки внешними импульсами.
