Nel campo della nanofotonica, gli scienziati sono riusciti per la prima volta a integrare un laser con un mezzo di guadagno organico su un chip fotonico di silicio. Questo approccio ha un enorme potenziale per biosensori a basso costo che potrebbero essere utilizzati per la diagnosi in prossimità del paziente una volta e senza spese di sterilizzazione simili alle odierne strisce per misurare la glicemia. I ricercatori ora presentano il nuovo laser in Comunicazioni sulla natura .

Questa è la prima volta che i laser organici sono stati integrati su un singolo chip fotonico di silicio, Christian Koos, ricercatore dell'Istituto di fotonica ed elettronica quantistica (IPQ) e dell'Istituto di tecnologia delle microstrutture (IMT) del KIT, rapporti. "Il principale vantaggio dei laser consiste nel fatto che la produzione di grandi serie è associata a bassi costi. A lungo termine, la produzione ad un prezzo di alcuni centesimi per laser potrebbe essere fattibile."

Una delle maggiori sfide associate alla fabbricazione di microchip ottici consiste nell'integrare un numero di componenti diversi su un substrato a basso costo. Ormai da qualche anno, è stato possibile produrre componenti ottici dal silicio. Questa cosiddetta fotonica del silicio utilizza processi di fabbricazione nanotecnologici altamente sviluppati della microelettronica e consente la produzione economica di un gran numero di componenti fotonici ad alte prestazioni. Tali componenti di dimensioni pari a frazioni di micrometro possono contribuire a rendere la tecnologia dell'informazione più efficiente dal punto di vista energetico e sono particolarmente adatti per biosensori compatti.

Il problema dell'integrazione delle sorgenti luminose sul chip, però, rimasto ancora irrisolto, poiché il semiconduttore di silicio è difficilmente adatto come emettitore di luce a causa della sua struttura elettronica. Durante il trasferimento di elettroni tra stati energeticamente diversi, l'energia viene preferibilmente rilasciata sotto forma di calore piuttosto che di luce.

I ricercatori di KIT hanno ora sviluppato una nuova classe di laser nella gamma dell'infrarosso. Per questo scopo, combinano nano guide d'onda di silicio con un polimero drogato con un colorante organico. L'energia per far funzionare questo laser "organico" viene fornita dall'alto, verticalmente rispetto alla superficie del truciolo, da una sorgente di luce pulsata. La luce laser prodotta è direttamente accoppiata a una nano guida d'onda di silicio. I ricercatori sono riusciti a generare radiazioni laser pulsate con una lunghezza d'onda di 1310 nm e una potenza di picco di oltre 1 Watt su un chip. I nuovi laser infrarossi sono presentati nel Comunicazioni sulla natura rivista. Con l'uso di vari coloranti e risonatori laser, la lunghezza d'onda della radiazione laser può essere variata in un ampio intervallo.

I componenti potrebbero essere utilizzati, tra l'altro, per biosensori con una varietà di sorgenti di luce laser integrate e lunghezze d'onda adattate all'applicazione speciale. Tali sensori possono essere utilizzati per misurare sostanze rilevanti dal punto di vista medico. Per prevenire la contaminazione, è vantaggioso produrre questi chip a costi minimi e utilizzarli una volta sola. In questo modo, i sensori possono essere applicati direttamente sul paziente o in studi medici (diagnosi point-of-care).