Американские ученые разработали новый наноматериал, который можно применять для изготовления лазерных излучателей, испускающих лучи любого цвета в видимом диапазоне спектра, что позволит создавать дешевые и компактные лазеры в ближайшем будущем, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.

«Сейчас, для создания лазерного дисплея с произвольным набором цветов, от белого до оттенков розового или бежевого, требуется три отдельных лазерных системы, которые ни по форме, ни по компонентам не будут иметь ничего общего. Новые перспективы появились с открытием нового класса материалов – так называемых квантовых точек», – пояснил руководитель группы физиков Арто Нурмикко (Arto Nurmikko) из Брауновского университета (США).

Нурмикко и его коллеги изучали квантовые точки на базе соединения кадмия и селена.

На сегодняшний день ученые используют источники света на основе таких точек в качестве светящихся меток в биологических экспериментах или пытаются приспособить их для создания экономичных светодиодов.

Авторы статьи использовали нанокристаллы из кадмия, селена и некоторых других веществ для создания излучателя, испускающего лазерное излучение в широком спектре частот.

Нанокристаллы по своей структуре похожи на орех или двухслойную конфету – небольшой шарик из селена и кадмия окружен нанометровой пленкой из сплава цинка, кадмия и серы. В зависимости от размеров «ядра» кристалла меняется и спектр излучения будущего лазера – большие «шарики» диаметром в 4,2 нанометра были источником красного света, в 3,2 нанометра – зеленого и 2,5 нанометра – синего.

Как объясняют ученые, данное покрытие необходимо для уменьшения мощности накачки лазера, так как «голые» квантовые точки теряют большую часть энергии в виде тепла.

Сам лазер изготавливается следующим образом – ученые размешивали партию квантовых точек в специальной жидкости и наносили полученный раствор тонким слоем на кусок стекла. После высыхания физики вставляли полученную пленку в «бутерброд» из двух зеркал и подключали полученное устройство к электродам.

По словам исследователей, их методика позволила сократить энергопотребление лазера на основе квантовых точек примерно в тысячу раз и в десять раз понизила минимальную частоту накачки, при которой лазер будет стабильно работать.

«Нам удалось показать, что квантовые точки можно использовать не только для испускания света, но и лазерного излучения. В принципе, данное открытие может принести нам некоторые плюсы уже сейчас. Во-первых, мы можем использовать одинаковые с химической точки зрения устройства для создания лазеров всех цветов, что позволит очень дешево производить такие излучатели. Во-вторых, данная технология позволяет изготовлять лазеры любой формы и прикреплять их на любую поверхность», – заключает Нурмикко.