Em cima, os nanolasers, individualmente do tamanho
de um vírus. Embaixo, as estruturas em formato de laço,
que funcionam como antenas para a luz de bombeamento.
Nanolaser
Pesquisadores norte-americanos descobriram uma maneira de fabricar lasers individuais do tamanho de uma partícula de vírus.
O melhor de tudo é que os componentes funcionam a temperatura ambiente.
Isso abre caminho para que esses nanolasers sejam integrados em circuitos fotônicos à base de silício, circuitos ópticos e biossensores.
A miniaturização dos componentes eletrônicos e fotônicos é fundamental para a fabricação de computadores mais rápidos e sistemas de armazenamento de dados de maior densidade.
E o laser, um elemento-chave para a transmissão de informações não poderia ser exceção.
"Fontes de luz coerente em escala nanométrica são importantes não só para explorar fenômenos em pequenas dimensões, mas também para a viabilização de componentes ópticos com dimensões que possam superar o limite de difração da luz," disse Teri Odom, da Universidade Northwestern, coordenadora da pesquisa.
Nanolaser plasmônico
A inovação foi possível graças a um trabalho anterior da equipe, que revelou como construir dímeros de nanopartículas em um formato em laço, similar ao nó de uma gravata.
Agora eles usaram esses dímeros como cavidade onde a luz fica refletindo continuamente até gerar o laser.
Essas nanoestruturas metálicas permitem a emissão controlada dos plásmons de superfície - oscilações coletivas de elétrons.
Quando se trata de confinar a luz, os plásmons não possuem limites fundamentais em termos de dimensão, o que significa que os lasers plasmônicos podem superar o índice de difração da luz.
O resultado é um nanolaser ainda menor do que o menor laser semicondutor do mundo, apresentado por uma equipe internacional de físicos há alguns meses.
Múltiplos canais
Segundo os pesquisadores, a utilização da geometria em laço tem duas vantagens significativas sobre experimentos anteriores com lasers plasmônicos.
A primeira é que a estrutura é bem definida e bem formada, gerando um efeito antena que cria um ponto de concentração electromagnética em um volume muito preciso, de dimensões nanoscópicas.
A segunda é que a estrutura individual apresenta "perdas" metálicas mínimas devido à sua geometria discreta.
"Nós também descobrimos, de forma surpreendente, que, quando dispostos em uma matriz, os ressonadores 3-D em formato de laço podem emitir luz em ângulos específicos de acordo com os parâmetros da rede", disse Odom.
Isso abre a possibilidade de que os nanolasers sejam integrados de forma muito densa, operando de forma controlada em múltiplos canais.
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