Los investigadores en Eindhoven han desarrollado un nuevo tipo de láser nanoescala de baja energía que brilla en todas las direcciones. La clave de su emisión de luz omnidireccional es la introducción de algo que generalmente es altamente indeseable en nanotecnología: irregularidades en los materiales. Los investigadoresprevén una amplia gama de aplicaciones potenciales, pero primero esperan que su trabajo fundamental inspire a otros a mejorarlo aún más y profundizar la comprensión. Los resultados se publican en la revista Cartas de revisión física .
La falta de control de las variables que determinan la respuesta de un sistema generalmente se ve como una maldición en ciencia y tecnología. Pero, ¿qué pasa con una pizca de imperfección y desorden? Las imperfecciones e irregularidades son inevitables en la nanociencia debido a nuestro nivel limitado de controlde los procesos de nanofabricación. El desorden es potencialmente perjudicial para los nanosistemas, pero si está bien contenido, el desorden podría no ser un intruso después de todo, lo que lleva a nuevos conceptos y aplicaciones físicas.
Publicado en la revista Cartas de revisión física , científicos de la Universidad Tecnológica de Eindhoven TU / e y el Instituto Holandés de Investigación de Energía Fundamental DIFFER han investigado el papel de las imperfecciones y el trastorno en los nanolasers. Al introducir un ligero grado de trastorno, han observado un cambio dramático: el láser ya no emite en una dirección específica, sino en todas las direcciones.
El desarrollo de láseres a nanoescala más pequeños que el grosor de un cabello humano es un campo de investigación muy activo. En un láser normal, cada fotón partícula de luz se 'clona' muchas veces en un medio que se encuentra dentro de una cavidadpor ejemplo, un par de espejos entre los cuales el fotón se mueve hacia adelante y hacia atrás produciendo otros fotones con las mismas características. Este proceso se conoce como Amplificación de luz por emisión estimulada de radiación LÁSER. Para lograr la emisión láser, se inyecta una corriente eléctrica a través deel medio, o se ilumina con luz de alta energía. La energía mínima necesaria para que un láser emita se llama umbral láser.
Un tipo diferente de láser es el llamado láser de polaritón. Esto funciona según el principio, no de clonar fotones, sino de hacer que los fotones no idénticos sean idénticos de la misma manera que las moléculas de vapor de agua, que se mueven en todas las direcciones con diferentes velocidades.condensado en una sola gota. La condensación de fotones da lugar a la característica de emisión intensa y direccional de un láser. Una ventaja importante de los láseres de polaritón es que tienen un umbral de láser mucho más bajo, lo que los hace excelentes candidatos para muchas aplicaciones.
Sin embargo, un problema importante de los láseres de polaritón ha sido que necesitan funcionar a temperaturas muy bajas como la condensación de vapor que se produce solo cuando se baja la temperatura, pero mediante el uso de materiales orgánicos, es posible obtener emisiones de láser de polaritón inclusoa temperatura ambiente. Los investigadores de Eindhoven demostraron el año pasado que pueden realizar láseres de polaritón a nanoescala que funcionan a temperatura ambiente, utilizando nanopartículas metálicas en lugar de espejos como en los láseres normales.
Los investigadores de TU / e-DIFFER ahora han descubierto un nuevo tipo de láser polariton que consiste en un patrón regular de nano-rayas plateadas cubiertas con un polímero PMMA coloreado cuyo tinte comprende moléculas emisoras orgánicas. Sin embargo, las rayas plateadas deliberadamente tienen cierto grado deimperfección y desorden. La emisión de este nanolaser no perfecto es omnidireccional y está determinada principalmente por las propiedades de las moléculas orgánicas. Este resultado no se espera en el marco de la condensación, ya que la emisión omnidireccional requiere emisiones de moléculas orgánicas independientes en lugar del colectivoemisión típica de la condensación. La demostración de la emisión omnidireccional define nuevos límites para el desarrollo de láseres a nanoescala a temperatura ambiente.
Los investigadores piensan que su láser puede eventualmente aplicarse en muchas áreas. En comparación con un LED, la luz láser omnidireccional es mucho más brillante y mejor definida. Es por eso que es un buen candidato para la iluminación de microscopía, que actualmente usa LED. LIDAR láserImaging Detection And Ranging es otra aplicación potencial. LIDAR actual utiliza uno o más láseres y un conjunto de espejos de movimiento rápido para cubrir grandes áreas para obtener imágenes de objetos distantes. Un láser omnidireccional no requiere los espejos en movimiento, reduciendo así significativamente la complejidadY también la iluminación general es una opción, dice el investigador principal, el profesor Jaime Gómez Rivas. "Pero la investigación sigue siendo muy fundamental. Esperamos que nuestros resultados estimulen a otros investigadores a mejorarlos al reducir aún más el umbral de láser o aumentar el rango de emisióncolores."
Grupo de fotónica de superficie
El grupo de investigación responsable de este trabajo investiga la interacción de la materia ligera mejorada por estructuras resonantes, como las nanopartículas metálicas y las superficies estructuradas. El fuerte acoplamiento de la materia ligera conduce a nuevos fenómenos fundamentales que pueden explotarse para adaptar las propiedades del material. El grupo es partedel grupo de capacidad de Fotónica y Nanofísica de Semiconductores en el departamento de Física Aplicada y del "Instituto de Fotónica Integrada" de la Universidad Tecnológica de Eindhoven TU / e, y anteriormente parte del Instituto Holandés de Investigación de Energía Fundamental DIFFER, dondeSe realizó el trabajo experimental en este trabajo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad Tecnológica de Eindhoven . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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