p Estruturas semicondutoras semelhantes a fios, chamadas de nanofios, tão finos que são efetivamente unidimensionais, mostram potencial como lasers para aplicações em computação, comunicações, e detecção. Cientistas da Technische Universitaet Muenchen (TUM) demonstraram a ação do laser em nanofios semicondutores que emitem luz em comprimentos de onda tecnologicamente úteis e operam em temperatura ambiente. Eles agora documentaram esse avanço no jornal Nature Communications e, no Nano Letras , divulgaram outros resultados mostrando desempenho óptico e eletrônico aprimorado. p "Os lasers nanowire podem representar a próxima etapa no desenvolvimento de dispositivos menores, mais rápido, fontes de luz mais eficientes em termos de energia, "diz o Prof. Jonathan Finley, diretor do Instituto Walter Schottky da TUM. As aplicações potenciais incluem interconexões ópticas no chip ou mesmo transistores ópticos para acelerar os computadores, optoeletrônica integrada para comunicações de fibra óptica, e matrizes de laser com feixes direcionáveis. "Mas os nanofios também são um pouco especiais, "Finley acrescenta, "no sentido de que são muito sensíveis ao ambiente, têm uma grande proporção de superfície para volume, e são pequenos o suficiente, por exemplo, para cutucar uma célula biológica. ”Assim, os lasers de nanofios também podem ser úteis em sensores ambientais e biológicos.

p Esses lasers experimentais de nanofios emitem luz no infravermelho próximo, aproximando-se do "ponto ideal" para comunicações de fibra óptica. Eles podem ser cultivados diretamente em silício, apresentando oportunidades para fotônica integrada e optoeletrônica. E eles operam em temperatura ambiente, um pré-requisito para aplicativos do mundo real.

p Adaptado no laboratório, com um olho na indústria

p Por mais minúsculos que sejam - mil vezes mais finos do que um cabelo humano - os lasers nanofios demonstrados na TUM têm uma seção transversal "núcleo-concha" complexa com um perfil de diferentes materiais semicondutores adaptados virtualmente átomo por átomo.

p A estrutura de núcleo-casca sob medida dos nanofios permite que eles atuem como lasers, gerando pulsos coerentes de luz, e como guias de ondas, semelhantes às fibras ópticas. Como lasers de comunicação convencionais, esses nanofios são feitos dos chamados semicondutores III-V, materiais com o "bandgap" certo para emitir luz no infravermelho próximo. Uma vantagem única, Finley explica, é que a geometria do nanofio é "mais tolerante do que cristais ou filmes em massa, permitindo que você combine materiais que você normalmente não pode combinar. "Como os nanofios surgem de uma base com apenas dezenas a centenas de nanômetros de diâmetro, eles podem ser cultivados diretamente em chips de silício de uma forma que alivia as restrições devido à incompatibilidade da rede de cristal - produzindo assim um material de alta qualidade com potencial para alto desempenho.

p Junte essas características, e torna-se possível imaginar um caminho da pesquisa aplicada para uma variedade de aplicações futuras. Uma série de desafios significativos permanecem, Contudo. Por exemplo, a emissão de laser dos nanofios TUM foi estimulada pela luz - assim como os lasers de nanofios relatados quase simultaneamente por uma equipe da Universidade Nacional da Austrália - embora as aplicações práticas provavelmente requeiram dispositivos injetados eletricamente.

p Lasers nanowire:uma fronteira tecnológica com perspectivas brilhantes

p Os resultados recém-publicados são em grande parte devido a uma equipe de cientistas que estão começando suas carreiras, sob a orientação do Dr. Gregor Koblmueller e outros pesquisadores seniores, na fronteira de um novo campo. Candidatos ao doutorado, incluindo Benedikt Mayer, Daniel Rudolph, Stefanie Morkötter e Julian Treu combinaram seus esforços, trabalhando juntos no design fotônico, crescimento material, e caracterização por microscopia eletrônica com resolução atômica.

p A pesquisa em andamento é direcionada para uma melhor compreensão dos fenômenos físicos em funcionamento em tais dispositivos, bem como para a criação de lasers de nanofios eletricamente injetados, otimizando seu desempenho, e integrando-os com plataformas para fotônica de silício.

p "Atualmente, poucos laboratórios no mundo têm a capacidade de cultivar materiais e dispositivos de nanofios com a precisão necessária, "diz o co-autor Prof. Gerhard Abstreiter, fundador do Walter Schottky Institute e diretor do TUM Institute for Advanced Study. "E ainda, " ele explica, "nossos processos e designs são compatíveis com métodos de produção industrial para computação e comunicações. A experiência mostra que o experimento herói de hoje pode se tornar a tecnologia comercial de amanhã, e frequentemente o faz. "