Российские учёные разработали нанолазер, который работает в синей части спектра. Его размеры — всего 150–190 нанометров, то есть он сопоставим с вирусными частицами. Подробности раскрыли в Центре научной коммуникации МФТИ.

Чем созданные в России лазеры уникальны

Как поясняют разработчики, миниатюризация лазеров — одна из ключевых задач современной науки. Учёные по всему миру пытаются уменьшить излучатели до размеров, при которых их можно встроить внутрь интегральных схем и других компактных устройств.

Но создать подобные лазеры — сложная задача. При уменьшении размеров эффективность лазеров резко падает. Для красных, зелёных и ультрафиолетовых лазеров эту проблему уже решили, а вот для синих — до сих пор нет. Именно это мешало развитию лазерных дисплеев сверхвысокого разрешения, очков виртуальной реальности и других продвинутых технологий.

Как разрабатывались наноисточники света

Решение нашли российские физики под руководством профессора Университета ИТМО Сергея Макарова. Они использовали кубообразные нанокристаллы, похожие по структуре на редкий минерал перовскит — материал с подходящими свойствами для лазеров.

Учёным удалось вырастить такие кристаллы размером 150–190 нанометров и разместить их на специальной серебряной подложке, которая усиливает генерацию излучения.

Эксперименты показали, что внутри этого «кубика» лазер работает необычным образом — за счёт квазичастиц-поляритонов. Такие поляритонные лазеры требуют значительно меньше энергии, чем традиционные, что и позволило создать настолько компактное устройство без необходимости сверхмощной накачки.

Пока лазер работает только при очень низких температурах — около минус 193℃. Тем не менее, учёные уверены, что дальнейшие эксперименты с перовскитными нанокристаллами помогут преодолеть это ограничение.

Где может применяться новая разработка

Такие разработки могут стать основой для новых технологий — от биомедицинской визуализации до оптического хранения данных. Например, они подходят для создания сверхкомпактных источников оптического сигнала и выполнения оптических вычислений прямо на чипе — то есть передачи и обработки данных с помощью света, а не электричества.

Вместе с тем лазеры могут использоваться как ускорители для электронных процессоров в системах искусственного интеллекта.