ساخت لیزر بسیار کوچک نیمه هادی با نانوذرات

به گزارش روز سه شنبه ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، یک تیم تحقیقات بین‌المللی به رهبری محققان دانشگاه ITMO  روسیه به ‌صورت عملی یکی از کوچکترین لیزرهای نیمه‌هادی جهان را ساختند، این لیزر در دمای اتاق و در محدوده طول موج مرئی نور کار می‌کند.

این نانولیزر در دمای اتاق پرتوهای همگرا به رنگ سبز تولید می‌کند. این پرتوها با استفاده از میکروسکوپ نوری استاندارد ایجاد شده و حتی با چشم غیرمسلح نیز قابل مشاهده است.

در این پروژه، محققان هالید پروسکیتی را به‌عنوان ماده اصلی نانولیزر استفاده کردند. این هالید پروسکیتی از دو بخش اصلی برخوردار است، اولی یک محیط فعال است که اجازه برانگیختگی پرتو را می‌دهد و دیگری یک رزوناتور نوری بوده که به محدود شدن انرژی الکترومغناطیسی کمک می‌کند.

دانشمندان برای تولید پرتو لیزر در دمای اتاق، از نانوذراتی به قطر ۳۱۰ نانومتر به شکل مکعب و از جنس پروسکیت استفاده کردند و آن را با یک لیزر فمتوثانیه پالسی برانگیخته کردند. نانوذرات موجود در این ساختار اجازه می‌دهد برانگیختگی و نشر پرتو لیزر با کارایی بالا انجام شود؛ به‌گونه‌ای که تقویت میدان‌های الکترومغناطیس برای تولید لیزر انجام شود.

کاترینا تیگونتسوا از محققان این پروژه گفت: از پالس لیزر فمتوثانیه برای پمپ کردن نانولیزر استفاده شد. نانوذرات به‌صورت منفرد مورد تابش قرار می‌گیرد تا به حدی برسند که در آن، حد تولید لیزر با شدت بالا انجام شود. در این نقطه، نانوذرات همانند یک لیزر معمولی عمل می‌کنند.

کریل کوشله از محققان این پروژه در ادامه افزود: ایده این است که تولید لیزر یک فرآیند آستانه است. یعنی نانوذرات را با یک لیزر پالسی تحریک می‌کنید تا این که شدت تابش به آستانه‌ای مشخص برسد، بعد از آن نانوذرات شروع به تابش لیزر خواهند کرد.

وی بیان کرد: اگر نور لیزر به اندازه کافی محدود نشود، نشر پرتو لیزری نیز انجام نخواهد شد. در آزمایش‌های قبلی با مواد و سیستم‌های دیگر که از همین ایده استفاده شده، نشان داده شد که از رزونانس مای (Mie) مرتبه چهار یا پنج استفاده شده بود. ما نشان دادیم که ذره از رزونانس مای از مرتبه سوم پشتیبانی می‌کند، کاری که قبلا انجام نشده بود.

این محقق گفت: به‌عبارت دیگر، در شرایطی که اندازه تشدیدکننده برابر یا سه برابر بزرگتر از طول موج نور داخل ماده باشد می‌توان لیزر ایجاد کرد.