Ricercatori lituani e giapponesi sviluppano nanolaser d'argento

Di recente, i ricercatori dell'Università di Tecnologia di Kaunas (KTU) in Lituania e del National Institute for Materials Science di Tsukuba, Ibaraki City, in Giappone, si sono uniti per sviluppare con successo un nuovo tipo di nanolaser basato su nanocubi d'argento.
Sebbene la sua struttura sia così piccola che può essere osservata solo attraverso un microscopio ad alta potenza, il team di ricerca è fiducioso sulle sue potenziali applicazioni.
Il nanolaser ha il potenziale per una vasta gamma di applicazioni in settori quali diagnostica medica precoce, comunicazioni di dati e tecnologie di sicurezza, ed è inoltre previsto che sia uno strumento importante per lo studio delle interazioni di marsia luminosa. Il modo in cui la luce è amplificata e generata dal laser varia da applicazione a applicazione, determinando il colore della radiazione e la qualità del raggio laser.
Secondo il coautore dell'invenzione, il dott. Juod? Nas dei Mindaugas di Ktu, "i nano-laser usano strutture un milione di volte più piccole di un millimetro per generare e amplificare la luce e la loro radiazione laser viene generata in un volume molto piccolo di materiale".
Sebbene la ricerca e lo sviluppo dei nanolaser siano in corso da tempo, la versione di KTU e i suoi partner giapponesi è unica nel suo processo di produzione. Hanno usato nanocubi d'argento, che sono ordinatamente disposti su una superficie e riempiti con materiale otticamente attivo, per creare il meccanismo necessario per amplificare la luce e produrre l'effetto laser.
"I nanocubi d'argento, come particelle d'argento a cristallo singolo estremamente piccoli con eccellenti proprietà ottiche, sono il componente principale del nostro nanolaser." Ha detto il ricercatore Juod? Nas dell'Istituto di scienze dei materiali di Ktu.
I nanocubi sono stati sintetizzati attraverso un processo unico inventato dai partner di KTU in Giappone per garantire la loro forma e qualità precise. I cubi sono stati quindi disposti in una struttura bidimensionale usando un processo di autoassemblaggio di nanoparticelle. In questo processo, le particelle sono naturalmente allineate da un mezzo liquido su un modello pre-progettato.
Quando i parametri del modello sono abbinati alle proprietà ottiche dei nanocubi, si verifica un fenomeno unico noto come risonanza del reticolo di superficie, che genera efficacemente la luce in un mezzo otticamente attivo.
A differenza dei laser convenzionali che usano specchi per generare questo fenomeno, il nanolaser inventato dal team KTU utilizza una superficie con nanoparticelle. "Quando i nanocubi d'argento sono disposti in un modello periodico, la luce è intrappolata da loro. Il processo è simile alla sala degli specchi in un parco di divertimenti, ma qui gli specchi sono i nanocubi e i" visitatori "sono la luce." Juod? Nas visualizza l'analogia.
La luce catturata si accumula fino a quando alla fine non attraversa la soglia di energia della radiazione eccitata, creando un intenso raggio di luce con un colore e una direzione specifici. Il termine laser, che sta per la luce amplificata dalle radiazioni eccitate, descrive questo processo.
Utilizzando nanocubi d'argento di alta qualità e facili da produrre, il laser è in grado di operare a basse energie record, rendendo possibile la produzione su larga scala, "Note juod? NAS." I nanocubi d'argento sintetizzati chimicamente possono essere prodotti in grandi quantità e la loro alta qualità ci consente di utilizzare tecniche di autoassemblea. Anche se la disposizione non è perfetta, le sue proprietà compensano. "
Tuttavia, nelle prime fasi del progetto, le agenzie di finanziamento della ricerca lituana erano scettiche, nonostante la semplicità del metodo avrebbe dovuto attirare l'attenzione. "Alcuni scettici si sono chiesti se il semplice metodo che abbiamo usato potesse creare strutture di nanolaser di qualità sufficientemente elevata." Ha affermato il Prof. Sigitas Tamulevicius dell'Institute of Materials Science di Ktu.
Tuttavia, il team di KTU è convinto della qualità dei suoi nanolaser ed è riuscito a garantire finanziamenti da un'organizzazione internazionale, Juod? Nas spiega: "Dopo un sacco di lavoro ed esperimenti, abbiamo dimostrato che se le nanoparticelle di alta qualità possono essere usate, un effetto efficace può essere raggiunto, anche se gli array non sono perfetti".