Dalle casse dei supermercati agli spettacoli di luci ai concerti, i laser sono ovunque, e sono una fonte di luce molto più efficiente delle lampadine a incandescenza. Ma non sono economici da produrre.

Un nuovo studio della Northwestern University ha progettato un design laser più conveniente che emette laser multicolore e offre un passo avanti nei laser basati su chip e nella miniaturizzazione. I risultati potrebbero consentire crittografia, codificato, flusso di informazioni ridondante e più veloce nelle fibre ottiche, così come l'imaging medico multicolore del tessuto malato in tempo reale.

Lo studio è stato pubblicato il 10 luglio in Nanotecnologia della natura .

"Nel nostro lavoro, abbiamo dimostrato che il laser multimodale con controllo sui diversi colori può essere ottenuto in un unico dispositivo, " ha detto l'autore senior Teri W. Odom, un Charles E. e Emma H. ​​Morrison Professore di Chimica al Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern. "Rispetto ai laser tradizionali, il nostro lavoro non ha precedenti per il suo laser multimodale stabile su nanoscala e la nostra capacità di ottenere un controllo dettagliato e preciso sui raggi laser".

Questo lavoro offre nuove informazioni sulla progettazione e sul meccanismo del laser multimodale su nanoscala basato sull'ingegneria strutturale e sulla manipolazione delle strutture a banda ottica dei superreticoli di nanoparticelle. Utilizzando questa tecnologia, i ricercatori possono controllare il colore e l'intensità della luce semplicemente variando la sua architettura della cavità. I superreticoli di nanoparticelle - array finiti di nanoparticelle metalliche raggruppate in array su microscala - integrati con guadagno liquido offrono una piattaforma per accedere a colori diversi con intensità regolabili che dipendono semplicemente dai parametri geometrici del reticolo.

Ciò è in contrasto con gli attuali laser che rimbalzano la luce tra due specchi e sono ottimizzati attraverso molta cura e ingegneria per garantire che venga emesso un solo colore o lunghezza d'onda. Attualmente nel settore, l'uscita laser multicolore è possibile solo mettendo insieme molti laser monocolore. Questo nuovo lavoro fornisce una strategia per eliminare i costosi processi di fabbricazione e per produrre direttamente molteplici, picchi laser stabili da un singolo dispositivo. "Negli umani, la nostra percezione del mondo sarebbe limitata se 'vedessimo' solo in un unico colore, " ha detto Odom. "Più colori sono essenziali per noi per ricevere ed elaborare le informazioni allo stesso tempo, e allo stesso modo, i laser multicolori hanno il potenziale per enormi benefici nella vita quotidiana."

Nel futuro, Odom ha detto che lei e il suo team sono interessati a progettare nanolaser bianchi coprendo il blu, lunghezze d'onda verdi e rosse contemporaneamente. Il loro approccio dovrebbe consentire loro di modificare la "bianchezza" controllando l'intensità relativa del blu, verde, canali rossi. Inoltre, questo nuovo lavoro offre possibilità di rilevamento ultrasensibile nei processi chimici (diverse molecole possono essere monitorate contemporaneamente) e imaging cellulare in situ a più colori (diverse etichette di coloranti sarebbero eccitate da diversi colori laser e diversi processi biologici possono essere correlati).