Нанолазер відкривають широкі можливості для створення нових матеріалів і технологій: від практично вічних моніторів і телевізорів до плаща-невидимки.
Першими цього домоглися дослідники південнокорейської компанії - вони сконструювали повноколірний дисплей на основі так званих "квантових точок". Квантові точки являють собою напівпровідникові нанокристали, які флуоресцируют різними кольорами в залежності від свого розміру. Створений азіатськими вченими чотиридюймовим дисплей виявився поки не надто яскравим і є демонстраційними зразками. Як підсилити яскравість? Цю задачу вирішують спільно Інститут автоматики і електрометрії та Інститут неорганічної хімії СО РАН. Квантові точки тут приєднують до наночасток благородних металів.
- Така система буде працювати як нанолазер. Тут квантові точки служать в якості активного середовища, а резонатором є наночастинок металу, в якій виникають поверхневі хвилі - плазмони. Вони обумовлені колективними коливаннями електронів провідності щодо іонів. Квантові точки служать донором енергії для плазмонних коливань. Мода електромагнітних коливань, що виникає в такому нанолазер, відповідає довжині хвилі світла плазмонного резонансу, який визначається родом металу і формою наночастинок. І якщо брати різні метали, то і нанолазер будуть виходити різного кольору: срібло дає синій колір, золото - зелений, а мідь - червоний, - розповідає завідувач лабораторією фізики лазерів ІАіЕ Олександр Плеханов.
Поки новосибирцам вдалося виготовити нанолазер у вигляді золотих наночастинок розміром в 10 нанометрів, навколо яких сформована 6-нанометровій Кремнеземні оболонка, заповненої барвником. Нанолазер розміщуються в порах тонкої твердої плівки так званого "фотонного кристала", який значно знижує поріг лазерної генерації і формує направлене випромінювання нанолазеров. Цю структуру можна порівняти з бджолиними сотами, розміри яких близько десяти нанометрів. До цього подібні нанолазер були отримані вченими в США тільки в рідкій фазі. Але для потреб IT-технологій потрібні саме тверді плівкові структури.
Монітор з такими нанолазер буде володіти незаперечними перевагами перед існуючою технікою - як по надійності і довговічності, так і по яскравості і якості зображення. Втім, на цьому можливості лазерів з мікросвіту аж ніяк не вичерпуються.
- Унікальною особливістю нанолазер є те, що його розміри багато менше довжини хвилі випромінюваного ним світла. Він можна порівняти з розміром вірусу, і це дозволяє зробити важливий крок вперед в області біомедицини, де його можна використовувати в якості мітки при дослідженні окремих клітин або навіть окремих молекул, - пояснює доктор фізико-математичних наук Олександр Плеханов.
Вчені сподіваються, що нанолазер зможуть допомогти і в створенні нового покоління надшвидкої наноелектроніки, в якій світло замінить електричний струм. Крім того, обговорюється ідея використовувати систему таких нанолазеров для створення метаматеріалів, властивості яких ще недавно здавалися неможливими і такими, що суперечать законам фізики. З їх допомогою можна добитися ефекту "невидимості" - коли світло так обтікає фотонний кристал, як ніби ніякої перешкоди для нього немає, і спостерігач нічого не може помітити. Втім, про те, як змінять наше життя технічні новинки, створені на основі метаматеріалів, сьогодні можна тільки здогадуватися.