Che cos'è un nanolaser?

Un nanolaser ha tutte le proprietà tipiche di un laser di dimensioni standard, il che significa che la luce viene amplificata attraverso l'emissione stimolata di radiazioni. La differenza principale con un nanolaser è la scala sia del meccanismo che del raggio di luce che viene emesso. Il prefisso "nano" deriva da una parola greca che significa "nano". Di conseguenza, un nanolaser è molto più piccolo di un laser standard, sia nell'impronta che nel raggio emesso. In effetti, la maggior parte delle nanotecnologie sono spesso decine o centinaia di volte più piccole delle tecnologie tradizionali.

I nanolaser hanno la capacità di condensare o confinare il raggio di luce emesso oltre il limite di diffrazione della luce. Come concetto scientifico, il limite di diffrazione della luce si riferisce alla capacità di confinare la luce. Un tempo, gli scienziati credevano che la luce potesse essere confinata a un massimo della metà della sua lunghezza d'onda. Tali limiti sono stati considerati il ​​limite di diffrazione della luce. A differenza dei laser tradizionali, tuttavia, i nanolaser sono in grado di confinare un raggio di luce fino a 100 volte più piccolo della metà della sua lunghezza d'onda.

I laser operano attraverso una complessa relazione tra luce visibile, fotoni e lunghezze d'onda. I risonatori ottici, i componenti utilizzati per gestire il feedback in un laser, sono necessari per creare l'oscillazione dei fotoni necessaria affinché il laser emetta luce. Prima dello sviluppo delle tecnologie di nanolaser, si pensava che la dimensione minima del risonatore fosse la metà della lunghezza d'onda della luce laser. Usando i plasmoni di superficie anziché i fotoni, gli sviluppatori sono stati in grado di ridurre le dimensioni del risonatore richiesto per i nanolaser e creare così i laser più piccoli al mondo.

Il primo nanolaser funzionante è stato sviluppato nel 2003. Proposte e suggerimenti per le tecnologie di nanolaser sono iniziati alla fine degli anni '50, sebbene i laser al plasma in miniatura iniziali si siano rivelati poco pratici. Dal 2003, numerosi progressi e perfezionamenti nella tecnologia dei nanolaser hanno portato a dimensioni sempre più ridotte. A partire dal 2011, il più piccolo nanolaser era conosciuto come uno spaser, con il nome di un acronimo di "amplificazione del plasmone di superficie mediante emissione stimolata di radiazioni".

Le applicazioni per questi piccoli laser includono computer, elettronica di consumo, applicazioni mediche e microscopi, solo per citarne alcuni. Gli spaser, ad esempio, hanno la capacità di essere sufficientemente piccoli da adattarsi all'interno di un chip di computer, consentendo l'elaborazione delle informazioni attraverso la luce rispetto agli elettroni. Sono state sviluppate nanotecnologie simili che utilizzano laser a semiconduttore, noti collettivamente come microdispositivi biomedici. Questi dispositivi biomedici nanolaser consentono agli scienziati di discernere le cellule cancerose dalle cellule sane usando la nanotecnologia.