На повестке дня – лазеры из углеродных нанотрубок
 Схематичное изображение принципа усиления света в пленке, содержащей полупроводниковые углеродные нанотрубки. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Углеродные нанотрубки являются чуть ли не идеальным материалом для фотонных и нано-оптоэлекронных применений благодаря тому, что они могут испускать и поглощать фотоны на определенной (строго фиксированной) частоте, выдерживая при этом достаточно высокие электрические токи. Однако, до сих пор никто и не догадывался о том, что углеродным нанотрубкам свойственен столь важный эффект, как оптическое усиление.
Обычные материалы поглощают свет. Эффект оптического усиления – это способность материала усиливать свет, т.е. генерировать дополнительные фотоны, число которых превышает количество поглощенных частиц. Для подобной генерации требуется искусственное (или естественное) создание так называемой инверсии населенности уровней, реализовать которую можно далеко не в любом веществе. На материалах, которым свойственен эффект оптического усиления, построен принцип работы лазера.
Теперь группа из University Paris-Sud (Франция) продемонстрировала эффект оптического усиления для полупроводниковых углеродных нанотрубок, интегрированных в полимерную пленку. Эффект был продемонстрирован при комнатной температуре для длины волны 1,3 мкм.
Эксперимент начался с выделения полупроводниковых углеродных нанотрубок из раствора, содержащего различные нанотрубки как с полупроводниковыми, так с диэлектрическими и металлическими свойствами. Итоговая «выборка» была освобождена от «неполупроводниковых» наноструктур и интегрирована в полимерную пленку.
Изучение наноструктур проводилось широко известными оптическими методами. Образец подвергался оптическому возбуждению благодаря параметрическому лазеру, излучающему на длине волны 740 нм; после чего среда «накачивалась» импульсами длительностью 2 нс твердотельного лазера Nd:YAG (на длине волны 355 нм). Эксперименты показали, что свет, проходящий через пленку, содержащую полупроводниковые углеродные нанотрубки, может быть усилен. В рамках своей работы, ученые не только обнаружили сам факт усиления, но и изучали эмиссию, в зависимости от длины пленки и прочих параметров.
Произведенное открытие может привести к созданию первого лазера на базе полупроводниковых углеродных нанотрубок. Научная группа уже поделилась своими планами по демонстрации первого подобного прибора в ближайшем будущем. Стоит отметить, что сделанное учеными открытие – это в прямом смысле научный прорыв, открывающий путь к революции в области фотоники, основанной на нанообъектах, таких как углеродные нанотрубки. Кроме того, своей работой исследователи сделали огромный вклад в нанотехнологии в целом.
Однако, несмотря на всю значимость открытия, в этой сфере предстоит еще много работы. В частности, ученые планируют искать способ усиливать свет, используя электрическую «накачку» среды, т.е. генерировать излучение с применением только внешнего напряжения, но не дополнительного лазера (как было продемонстрировано на эксперименте).
Также по теме:
Источники: