Российские физики создали самый маленький в мире лазер, излучающий в синей части спектра — в диапазоне от 400 до 500 нанометров. По размерам он сопоставим с вирусными частицами. Разработка открывает новые возможности для биомедицинской визуализации и оптического хранения данных, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
Работой руководил профессор Университета ИТМО из Санкт-Петербурга Сергей Макаров. Как поясняют учёные, миниатюризация лазеров — давняя задача для исследователей по всему миру: крошечные излучатели можно было бы встраивать в интегральные схемы и компактные устройства. Однако уменьшение лазера до наноразмеров по законам оптики резко снижает его эффективность. Для красных, зелёных и ультрафиолетовых лазеров это препятствие уже удалось преодолеть, а вот синие до сих пор оставались нерешённой задачей — из-за чего тормозилось создание дисплеев сверхвысокого разрешения и очков виртуальной реальности.
Решение нашлось в использовании кубообразных нанокристаллов из перовскита — минерала с подходящими оптическими свойствами. Учёные вырастили кристаллы размером всего 150–190 нанометров по каждому измерению и прикрепили их к специальной серебряной подложке, усиливающей генерацию излучения. Лазерный эффект в таком «кубике» возникает за счёт квазичастиц-поляритонов, образующихся внутри кристалла. Поляритонные лазеры потребляют значительно меньше энергии, чем обычные, — именно это позволило добиться рекордной компактности.
Пока у разработки есть существенное ограничение: нынешняя версия нанолазера работает только при температуре около минус 193 градусов Цельсия. Тем не менее учёные уверены, что дальнейшие эксперименты с перовскитными нанокристаллами помогут преодолеть этот барьер. После этого синие нанолазеры смогут найти применение в оптических вычислениях на чипе, фотонных ускорителях для процессоров искусственного интеллекта и многих других устройствах.