Група фізікаў з Норфолкского ўніверсітэта штата, Універсітэта Пердью і Корнеллского ўніверсітэта (усё — ЗША) стварыла лазер, уяўлялы сабой сферычную наночастицу складанай структуры дыяметрам усяго 44 нм.
Па прынцыпе дзеянні прапанаванае навукоўцамі прылада ставіцца да так званым спазерам (spaser, surface plasmon amplification by stimulated emission of radiation), тэарэтычныя асновы стварэння якіх былі распрацаваныя ў 2003 году (гл. артыкул у часопісе Physical Review Letters). Спазер функцыянуе аналагічна лазеру, але звыклыя фатоны ў яго канструкцыі замяняюцца на павярхоўныя плазмоны (квазичастицы, звязаныя з калектыўнымі ваганнямі вольнага электроннага газу на мяжы падзелу асяроддзяў), а замест рэзанатара выкарыстоўваецца наночастица. Папярэднія эксперыменты па стварэнні спазера завяршаліся няўдала, паколькі час жыцця образовывавшихся пры апрамяненні металу плазмонов апынялася занадта кароткім для практычнага выкарыстання.
Амерыканскія адмыслоўцы змаглі вырашыць гэтую праблему, стварыўшы наночастицу з залатым асяродкам і абалонкай з дыяксіду крэмнія з прымешкай арганічнага фарбавальніка OG-488 (Oregon Green 488). Малекулы фарбавальніка служаць для «падтрыманні» плазмонов, якія з'яўляюцца ў ядры наночастицы і толькі затым пераўтворацца ў фатоны бачнага святла з даўжынёй хвалі 531 нм.
У адрозненне ад традыцыйнага лазера, часціца выпраменьвае ва ўсіх кірунках; больш таго, навукоўцы пакуль не бяруцца сцвярджаць, што атрымоўванае выпраменьванне з'яўляецца кагерэнтным. Зрэшты, самі аўтары найболей важнай уласцівасцю спазера лічаць магчымасць атрымання павярхоўных плазмонов: навукоўцы ўжо стварылі першыя элементы «плазмонных ланцугоў», і спазер можа значна паскорыць развіццё гэтай вобласці наноэлектроники. Для таго каб пачаць выкарыстаць спазер на практыцы, адмыслоўцам неабходна знайсці спосаб замяніць аптычны метад адукацыі плазмонов электрычным; па здагадцы даследнікаў, рашэнне гэтай задачы зойме каля года. «Нанолазер з электрычнай напампоўкай ужо створаны [гл. артыкул у часопісе Nature Photonics], і далягляды выкарыстання гэтых напрацовак у нашым выпадку суцэль рэальныя», — складае адзін з аўтараў ідэі спазера Марк Стокман (Mark Stockman) з Універсітэта штата Джорджыя (ЗША).
Спектр змушанага выпраменьвання ўзору з якія змяшчаюцца ў ім наночастицами, на якія накіроўваліся імпульсы выпраменьвання (λ = 488 нм) працягласцю 5 нс і энергіяй 22,5 мдж (1), 9 мдж (2), 4,5 мдж (3), 2 мдж (4) і 1,25 мдж (5). На ўрэзцы — змушанае выпраменьванне ўзору, канцэнтрацыя наночастиц у якім была паменшаная больш за ў 100 раз. (Ілюстрацыя з часопіса Nature.)
Кінэтыка выпраменьвання ўзору на даўжынях хваль 480 нм (1) і 520 нм (2). Старт працэсу выпраменьвання супадае з прыходам імпульсу напампоўкі працягласцю 90 пс. (Ілюстрацыя з часопіса Nature.)
Поўная версія справаздачы навукоўцаў будзе апублікаваная ў часопісе Nature.
рэкамендуем прачытаць таксама
- Nature назваў раздзел праекту адроннага коллайдера ньюсмейкерам года
- Буйная серыя навуковых часопісаў цалкам адмовілася ад папяровых версій
- Вочы ротоногих ракападобных могуць падказаць новую DVD-тэхналогію
- Створаны першы цвёрды квантавы працэсар
- Распрацавана прылада, якое падвышае хуткасць перадачы дадзеных па аптычных лініях сувязі