Lietuvas un japāņu pētnieki izstrādā sudraba nanolāzi

Nesen pētnieki no Kaunas Tehnoloģiju universitātes (KTU) Lietuvā un Nacionālais materiālu zinātnes institūts Tsukubā, Ibaraki pilsētā, Japānā, ir pievienojušies rokām, lai veiksmīgi izstrādātu jauna veida nanolāzi, pamatojoties uz sudraba nanokubiem.
Lai arī tā struktūra ir tik niecīga, ka to var novērot tikai ar lieljaudas mikroskopu, pētniecības komanda ir pārliecināta par savu iespējamo pielietojumu.
Nanolaseram ir potenciāls plašs lietojumprogrammu klāsts tādās jomās kā agrīna medicīniskā diagnostika, datu komunikācija un drošības tehnoloģijas, un paredzams, ka tas būs arī svarīgs līdzeklis gaismas mijiedarbības izpētei. Veids, kādā gaisma tiek pastiprināta un ģenerēta ar lāzeru, dažādās lietojumprogrammā mainās, nosakot starojuma krāsu un lāzera stara kvalitāti.
Saskaņā ar izgudrojuma līdzautoru Dr. Juod? Nas no KTU Mindaugas, "nano-lāzeri izmanto struktūras miljonus reižu mazāku par milimetru, lai radītu un pastiprinātu gaismu, un to lāzera starojums tiek izveidots ļoti nelielā materiāla daudzumā."
Lai arī nanolāzu pētījumi un attīstība kādu laiku turpinās, KTU un tā japāņu partneru versija ir unikāla savā ražošanas procesā. Viņi izmantoja sudraba nanokubas, kuras ir kārtīgi izkārtotas uz virsmas un piepildītas ar optiski aktīvu materiālu, lai izveidotu mehānismu, kas nepieciešams gaismas pastiprināšanai un lāzera efekta iegūšanai.
"Sudraba nanokubas kā ārkārtīgi mazas viena kristāla sudraba daļiņas ar izcilām optiskajām īpašībām ir mūsu nanolāzera galvenā sastāvdaļa." Teica pētnieks Juod? Nas no KTU Materiālu zinātnes institūta.
Nanokubas tika sintezētas, izmantojot unikālu procesu, ko Japānā izgudroja KTU partneri, lai nodrošinātu to precīzo formu un kvalitāti. Pēc tam klucīši tika sakārtoti divdimensiju struktūrā, izmantojot nanodaļiņu pašsavienojuma procesu. Šajā procesā daļiņas dabiski tiek izlīdzinātas no šķidruma barotnes uz iepriekš izstrādātu veidni.
Kad veidnes parametri tiek saskaņoti ar nanokubu optiskajām īpašībām, rodas unikāla parādība, kas pazīstama kā virsmas režģa rezonanse, kas efektīvi rada gaismu optiski aktīvā vidē.
Atšķirībā no parastajiem lāzeriem, kas izmanto spoguļus, lai ģenerētu šo parādību, KTU komandas izgudrotais nanolāzeris izmanto virsmu ar nanodaļiņām. "Kad sudraba nanokubas ir sakārtotas periodiskā modelī, gaismu tās iesprauž. Process ir līdzīgs Spoguļu zālei atrakciju parkā, bet šeit spoguļi ir nanokubi un“ apmeklētāji ”ir gaisma." Juod? Nas vizualizē analoģiju.
Sagūstītā gaisma uzkrājas, līdz tā galu galā šķērso ierosinātā starojuma enerģijas slieksni, izveidojot intensīvu gaismas staru ar noteiktu krāsu un virzienu. Termins lāzers, kas apzīmē gaismu, kas pastiprināta ar ierosinātu starojumu, apraksta šo procesu.
Izmantojot augstas kvalitātes, viegli ražojamas sudraba nanokubas, lāzers spēj darboties ar ierakstāmām zemām enerģijām, padarot iespējamu liela mēroga ražošanu: "Piezīmes Juod? Nas." Ķīmiski sintezētās sudraba nanokubas var ražot lielos daudzumos, un to augstā kvalitāte ļauj mums izmantot nanodaļiņu pašsavienojuma paņēmienus. Pat ja izkārtojums nav ideāls, tā īpašības to kompensē. "
Tomēr projekta sākumposmā Lietuvas pētniecības finansēšanas aģentūras bija skeptiskas, neskatoties uz to, ka metodes vienkāršībai vajadzēja piesaistīt uzmanību. "Daži skeptiķi apšaubīja, vai vienkāršā metode, kuru mēs izmantojām, varētu radīt pietiekami augstas kvalitātes nanolāzu struktūras." Prof. Sigitas Tamulevicius no Materiālu zinātnes institūta KTU sacīja.
Neskatoties uz to, KTU komanda ir pārliecināta par savu nanoļu kvalitāti, un tai ir izdevies nodrošināt finansējumu no starptautiskas organizācijas, Juod? Nas skaidro: "Pēc daudz darba un eksperimentiem mēs esam parādījuši, ka, ja augstas kvalitātes nanodaļiņas tiek izmantotas, efektīvu efektu var panākt, pat tad, ja masīvi nav ideāli."