Hunter

Új korszakot hozhat a világ legkisebb félvezető lézere

A Berkeley Egyetem kutatói új mérföldkőhöz értek a lézerfizikában, megalkotva a világ legkisebb félvezető lézerét, ami képes egy protein molekula által elfoglaltnál kisebb térben látható fényt előállítani, még pontosabbá téve a lézersugarakat.

A vívmány több újítás fejlődését segíti. Ilyenek a DNS molekulák szondázását, manipulálását és elemzését lehetővé tevő nanolézerek, az optikai alapú telekommunikáció, ami a jelenlegi technika sebességének a sokszorosát ígéri, valamint az optikai számítógép, amiben a fény felváltja az elektromos áramköröket, ugyancsak növelve a sebességet és a számítási teljesítményt.

"Munkánk megdönti a lézerek korlátairól alkotott hagyományos nézeteket, hatalmas lépést téve a biomedikai, kommunikációs és számítástechnikai területek alkalmazásai felé" - mondta Xiang Zhang gépészmérnök professzor, a Berkeley Nanoméretű Tudományos és Mérnöki Központjának igazgatója, aki a Nature augusztus 30-i számában publikálta tanulmányát.



Bár általánosan elfogadott, hogy az elektromágneses hullámok - köztük a lézerfény - nem fókuszálható hullámhosszának felénél kisebb sugárba, a kutatók találtak egy módszert a fény nanoméretű összesűrítésére. A kulcs az úgynevezett felületi plazmonok alkalmazása. A felületi plazmonok az elektronok sűrűségének fluktuációi egy fém felületen, amik képesek elnyelni a fényt, végigfutni a felületen, majd újra kibocsátani ezt az energiát. Sokkal kisebbek, mint a látható fény hullámhossza, vagyis képesek lennének fenntartani egy lézert egészen parányi területen is.

A tudósok az utóbbi időben egy életképes felületi plazmonlézer előállításán versenyeznek, ami képes fenntartani és hasznosítani ezeket a parányi optikai ingereket. Mindazonáltal a fémekben lakozó ellenállás a keletkezésük után szinte azonnal szétszórja ezeket a felületi plazmonokat, ami alaposan megnehezíti a lézerhez szükséges elektromágneses mező létrehozását.

Zhang és kutatócsapata egy új megközelítést használt a fényenergia elvesztésének megakadályozásához, a hajszálnál ezerszer vékonyabb kadmium szulfid nanodrótokat társítottak egy ezüst felülethez, amit egy mindössze 5 nanométeres szigetelő hézag választott el egymástól, utóbbi egy protein molekula méretének felel meg. Ebben a szerkezetben a hézag fényt tárol egy, a hullámhosszánál hússzor kisebb területen. Mivel a fényenergia főként ebben a parányi nem fémes térben tárolódik, a veszteség jelentősen csökkent.



Miután a "hibrid" megoldással sikerült a veszteség kontrollálása, a kutatók megkezdhették a fény felerősítését. "Amikor ilyen kis méreteken dolgozunk, nincs sok helyünk játszadozni" - mondta Rupert Oulton, Zhang kutató segédje, aki tavaly elsőként foglalta elméletbe ezt a megközelítést. "Megoldásunkban a nanodrót egyszerre tölti be a korlátozó mechanizmus és az erősítő szerepét"

A fény foglyul ejtése és megtartása ilyen kis területeken annyira szélsőséges körülményeket teremt, ami nagyban megváltoztatja a fény és az anyag kölcsönhatását. Erről a fény spontán emissziójának növekedése árulkodik, magyarázzák a tanulmány szerzői, akik hatszoros növekedést mértek az 5 nanométeres hézagban foglyul ejtett fény spontán emissziójában.

A Berkeley kutatói által alkalmazott félvezető anyagok és gyártástechnológiák teljesen általánosnak számítanak a modern elektronikai iparban. "Ami különösen izgalmas az általuk itt bemutatott plazmonos lézerekben, hogy szilárd állapotúak és teljesen kompatibilisek a félvezetőgyártással" - mondta Volker Sorger, Zhang egyik hallgatója, a tanulmány társszerzője. A lényeg pedig hogy a félvezetők közötti területen megkonstruált hibrid plazmonokkal sikerül elég hosszan fenntartani a fényt ahhoz, hogy az oszcillációk egy koherens állapotba stabilizálódjanak, ami a lézer egyik fő jellemvonása.

"Munkánk összekapcsolhatja az elektronika és az optika világát, méghozzá molekuláris méreteken" - mondta Zhang, aki reméli, hogy a fényt végül sikerül összezsugorítani egy elektron hullámhosszára, ami egy nanométer körül mozog, így a kettő egyenlő körülmények között dolgozhatna együtt. "Az optika előnyei az elektronikával szemben sokszorosak" - tette hozzá Thomas Zentgraf, aki szintén részt vett a kutatásban. "Az optika alkalmazásával az eszközök sokkal energia-hatékonyabbá válnának, miközben nagyobb sebességet és sávszélességet érhetnének el."

Hozzászólások

A témához csak regisztrált és bejelentkezett látogatók szólhatnak hozzá!
Bejelentkezéshez klikk ide
(Regisztráció a fórum nyitóoldalán)
  • 1st3nf4sz4tm444 #27
    basszátok már meg, bejön az ember és mit lát itt, csupa offtopik szarságot, nem lehetne az arcokat offba rakni, ha nem témába illik?
  • djhambi #26
    Bolti lopás 10 ezer forint alatt nem von maga után retorziót. Az emberölést viszont Magyarország még jogi igazságszolgáltatásként sem ismeri el. (Kivégzés.) Mert a magyarok tudják, (legalábbis régen tudták, akik kitalálták) hogy embernek semmilyen joga sincs elvenni más ember életét. Ugyanis emberek vagyunkm, és mind hibázhatunk, és annál undorítóbb dolog a világon nincs, ha ártatlan ember szenved. Mi lenne, ha egyszer eljönne hozzátok egy őrült, aki azt hiszi, hogy pl. megölted az anyukáját, és szemtől szembe, vagy csak nem is szemtől szembe, csak lesből, gyáván lelő téged, és az egész családodat?! Vagy felgyújt, esetleg ötleteket merít a Fűrészből, vagy felakaszt, és barna gatyával lóbál téged a szél a diófán pár napig, amíg meg nem találnak...
    (Semmi személyeskedés, csak E/2 személyben sokkal hatásosabb.)
    Az előbbi tízparancsolatos ennek az analógiája amit kiforgattatok, reméletem, hogy nem kell jobban megmagyaráznom -.-
  • Temaruk #25
    Mámrmint nem maga a technika, hanem, hogy biológiai kutatások terén is újítást hozhat.
  • Temaruk #24
    Nem tudom miért nem jutott még eszébe senkinek... Elvileg ezzel a módszerrel a fénymikroszkópiát hivatalosan is sikerülhet az elektronmikroszkópia nagyítási szintjére hozni. Legalábbis nekem logikusnak tűnne, és ez azért lenne jó mert végre nem csak döglött anyagot lehetne iszonyatos nagyításban szemlélni.
  • Epikurosz #23
    No, igen, de akkor súlyosabban kellene megbüntetni azt, aki káromkodik, mint azt, aki öl.

    Erre akartam rávezetni a kollégát.
  • MerlinW #22
    1. Uradat, Istenedet imádd, és csak neki szolgálj!
    2. Isten nevét hiába ne vedd!
    3. Az Úr napját szenteld meg!
    4. Atyádat és anyádat tiszteld!
    5. Ne ölj!
    6. Ne paráználkodj!
    7. Ne lopj!
    8. Ne hazudj,mások becsületében kárt ne tégy!
    9. Felebarátod házastársát ne kívánd!
    10. Mások tulajdonát ne kívánd!
  • Epikurosz #21
    És mi az első?
  • djhambi #20
    A lopás bűn. Az emberölés is. De az utóbbi előbb szerepel a tízparancsolatban.
  • Epikurosz #19
    OFF
    Egyébként is, Magyarországon az a bűnös, aki védekezik a tolvajok ellen.
  • Epikurosz #18
    Csak úgy ne járjunk, mint a térfigyelő kamerákkal. Azokon is színszűrő van, így bizonyos sötétebb árnyalatokat nem vesznek fel. Így, ha áldozatként, utólag szükséged van a felvételre, olyan, mintha nem is lenne.