Wat is een nanolaser?
Een nanolaser heeft alle typische eigenschappen van een laser met standaardgrootte, wat betekent dat licht wordt versterkt door de gestimuleerde emissie van straling. Het primaire verschil met een nanolaser is de schaal van zowel het mechanisme als de lichtstraal die wordt uitgezonden. Het voorvoegsel "nano" is afgeleid van een Grieks woord dat "dwerg" betekent. Dienovereenkomstig is een nanolaser veel kleiner dan een standaardlaser, zowel in voetafdruk als in de uitgezonden straal. In feite zijn de meeste nanotechnologieën vaak tientallen of honderden keren kleiner dan traditionele technologieën.
Nanolasers hebben de mogelijkheid om de lichtstraal die buiten de diffractielimiet van het licht wordt uitgezonden te condenseren of te beperken. Als wetenschappelijk concept verwijst de diffractielimiet van licht naar het vermogen om licht te beperken. Ooit geloofden wetenschappers dat licht kon worden beperkt tot maximaal de helft van zijn golflengte. Dergelijke limieten werden beschouwd als de diffractielimiet van licht. In tegenstelling tot traditionele lasers kunnen nanolasers een lichtstraal tot wel 100 keer kleiner dan de helft van de golflengte beperken.
Lasers werken via een complexe relatie tussen zichtbaar licht, fotonen en golflengten. Optische resonatoren, de componenten die worden gebruikt om feedback in een laser te beheren, zijn nodig om de oscillatie van fotonen te creëren die nodig is voor de laser om licht uit te stralen. Voorafgaand aan de ontwikkeling van nanolaser-technologieën werd gedacht dat de minimale resonatorgrootte de helft van de golflengte van het laserlicht was. Door oppervlakteplasmonen te gebruiken in plaats van fotonen, konden ontwikkelaars de grootte van de resonator verminderen die nodig is voor nanolasers en zo de kleinste lasers ter wereld creëren.
De eerste werkende nanolaser werd ontwikkeld in 2003. Voorstellen en suggesties voor nanolaser-technologieën begonnen in de late jaren 1950, hoewel initiële miniatuurplasmonlasers onpraktisch bleken. Sinds 2003 hebben tal van verbeteringen en verfijningen in de nanolaser-technologie geleid tot steeds kleiner wordende formaten. Vanaf 2011 stond de kleinste nanolaser bekend als een spaser, met de naam een acroniem voor "oppervlakte-plasmon-amplificatie door gestimuleerde emissie van straling."
Toepassingen voor deze kleine lasers zijn computers, consumentenelektronica, medische toepassingen en microscopen, om er maar een paar te noemen. Spasers hebben bijvoorbeeld de capaciteit om klein genoeg te worden gemaakt om in een computerchip te passen, waardoor informatieverwerking via licht versus elektronen mogelijk is. Soortgelijke nanotechnologieën met behulp van halfgeleiderlasers, gezamenlijk bekend als biomedische micro-apparaten, zijn ontwikkeld. Met deze biomedische apparaten van nanolaser kunnen wetenschappers kankercellen van gezonde cellen onderscheiden met behulp van nanotechnologie.