Yhden molekyylikerroksen nanolaser

Ensimmäistä kertaa tutkijat ovat rakentaneet jatkuvatoimisen nanolaserin, joka toimii huoneenlämmössä.

Uuden rakenteen on kehittänyt Arizonan valtionyliopiston ja kiinalaisen Tsinghuan yliopiston tutkijoiden ryhmä. Sitä voitaisiin käyttää informaation lähettämiseen yksittäisen tietokoneen sirun eri pisteiden välillä. Tällaiset laserit voivat olla hyödyllisiä, kompaktissa ja integroidussa muodossa myös anturisovelluksille.

Tutkijat yhdistivät yksikerroksisen TMD-materiaali molybdeeniditelluridin (MoTe2) piistä tehtyyn nanopalkkionteloon, jolloin saavutettiin tavoiteltu käyttölämpötila.

Yksikerroksisia nanolasereita on kehitetty aiemminkin, mutta ne kaikki oli jäähdytettävä alhaisiin lämpötiloihin käyttämällä kryogeenin kaltaista nestemäistä typpeä tai nestemäistä heliumia.

Laserin sisällä kaksi tärkeintä osaa ovat vahvistusväline, joka sekä tuottaa että vahvistaa fotoneja, jotka tuottavat energiaa materiaalille, sekä ontelo joka sitten kaappaa kerätyt fotonit.

Molybdeenitelluridin eksitoniviritykset emittoivat aaltomuotoja, jotka ovat läpinäkyviä piille, mikä tekee piin mahdolliseksi aaltoputkeksi tai ontelomateriaaliksi. Lisäksi tällaisessa yksikerrosmateriaalissa eksitonit ovat 100 kertaa vahvempia kuin tavanomaisissa puolijohteissa, mikä mahdollistaa tehokkaan valoemission huoneen lämmössä.

"Lasertekniikka, jota voidaan valmistaa myös piistä, on ollut tutkijoiden unelma vuosikymmenien ajan", toteaa tutkimusta vetänyt Cun-Zheng Ning. "Tämä tekniikka antaa lopulta ihmisille mahdollisuuden laittaa sekä elektroniikka että fotoniikka samaan piialustaan, mikä yksinkertaistaa valmistusta merkittävästi."

Nyt vielä nanolaser toimii laserpumppauksella mutta jatkossa työryhmä kehittelee laserilleen sähköistä syötettä, jotta järjestelmä olisi omiaan sille aiottuun käyttötarkoitukseen tietokonesiruissa.

Aiheesta aiemmin:

Monipuolinen nanolaseri