Il laser ottico è cresciuto fino a raggiungere un mercato tecnologico globale da 10 miliardi di dollari da quando è stato inventato nel 1960, e ha portato a premi Nobel per Art Ashkin per lo sviluppo di pinzette ottiche e Gerard Mourou e Donna Strickland per il lavoro con i laser pulsati. Ora un ricercatore del Rochester Institute of Technology ha collaborato con esperti dell'Università di Rochester per creare un diverso tipo di laser:un laser per il suono, utilizzando la tecnica della pinzetta ottica inventata da Ashkin.

Nel nuovo numero di Fotonica della natura , i ricercatori propongono e dimostrano un laser a fononi utilizzando una nanoparticella otticamente levitata. Un fonone è un quanto di energia associato a un'onda sonora e le pinzette ottiche testano i limiti degli effetti quantistici in isolamento ed eliminano i disturbi fisici dall'ambiente circostante. I ricercatori hanno studiato le vibrazioni meccaniche della nanoparticella, che viene levitato contro la gravità dalla forza della radiazione al fuoco di un raggio laser ottico.

"Misurare la posizione della nanoparticella rilevando la luce che disperde, e reimmettere tali informazioni nel raggio di pinzetta ci consente di creare una situazione simile a un laser, " disse Mishkat Bhattacharya, professore associato di fisica al RIT e ricercatore teorico di ottica quantistica. "Le vibrazioni meccaniche diventano intense e cadono in perfetta sincronia, proprio come le onde elettromagnetiche che emergono da un laser ottico."

Poiché le onde che emergono da un puntatore laser sono sincronizzate, il raggio può percorrere una lunga distanza senza diffondersi in tutte le direzioni, a differenza della luce del sole o di una lampadina. In un laser ottico standard le proprietà dell'emissione luminosa sono controllate dal materiale di cui è composto il laser. interessante, nel laser fononico i ruoli della luce e della materia sono invertiti:il movimento della particella materiale è ora governato dal feedback ottico.

"Siamo molto entusiasti di vedere quali saranno gli usi di questo dispositivo, specialmente per il rilevamento e l'elaborazione delle informazioni, dato che il laser ottico ne ha così tanti, e ancora in evoluzione, applicazioni, " ha detto Bhattacharya. Ha anche detto che il laser fononico promette di consentire lo studio della fisica quantistica fondamentale, compresa l'ingegneria del famoso esperimento mentale del gatto di Schrödinger, che può esistere in due luoghi contemporaneamente.

Bhattacharya ha collaborato con il gruppo sperimentale guidato da Nick Vamivakas presso l'Institute of Optics dell'Università di Rochester. Il team teorico di Bhattacharya sulla carta consisteva di ricercatori post-dottorato RIT Wenchao Ge e Pardeep Kumar, mentre Vamivakas guidava gli attuali studenti laureati in UR Robert Pettit e Danika Luntz-Martin, l'ex studente laureato Levi Neukirch e il socio post-dottorato Justin Schultz.