p Pela primeira vez, pesquisadores construíram um nanolaser que usa apenas uma única camada molecular, colocado em um feixe de silício fino, que opera à temperatura ambiente. O novo dispositivo, desenvolvido por uma equipe de pesquisadores da Arizona State University e da Tsinghua University, Pequim, China, potencialmente pode ser usado para enviar informações entre diferentes pontos em um único chip de computador. Os lasers também podem ser úteis para outras aplicações de detecção em um formato compacto, formato integrado. p "Esta é a primeira demonstração de operação em temperatura ambiente de um nanolaser feito de material de camada única, "disse Cun-Zheng Ning, um professor de engenharia elétrica da ASU que liderou a equipe de pesquisa. Os detalhes do novo laser foram publicados na edição online de julho da Nature Nanotechnology .

p Além do Ning, autores principais do artigo, "Lasing de onda contínua em temperatura ambiente de monocamada de ditelureto de molibdênio integrado com uma cavidade de nanobeam de silício, "incluem Yongzhuo Li, Jianxing Zhang, Dandan Huang da Universidade de Tsinghua.

p Ning disse que fundamental para o novo desenvolvimento é o uso de materiais que podem ser dispostos em camadas individuais e amplificar a luz de forma eficiente (ação de laser). Nanolasers de camada única foram desenvolvidos antes, mas todos eles tiveram que ser resfriados a baixas temperaturas usando um criogênio como nitrogênio líquido ou hélio líquido. Ser capaz de operar em temperaturas ambientes (~ 77 F) abre muitas possibilidades para o uso desses novos lasers, "Ning disse.

p A equipe de pesquisa conjunta da ASU-Tsinghua usou uma monocamada de ditelureto de molibdênio integrada com uma cavidade de nanobeam de silício para seu dispositivo. Ao combinar ditelureto de molibdênio com silício, que é a base na fabricação de semicondutores e um dos melhores materiais de guia de ondas, os pesquisadores foram capazes de atingir a ação do laser sem resfriar, Disse Ning.

p Um laser precisa de duas peças-chave - um meio de ganho que produz e amplifica fótons, e uma cavidade que confina ou captura fótons. Embora essas escolhas de materiais sejam fáceis para grandes lasers, eles se tornam mais difíceis em escalas nanométricas para nanolasers. Nanolasers são menores do que 100º da espessura do cabelo humano e devem desempenhar papéis importantes em futuros chips de computador e em uma variedade de dispositivos de detecção e detecção de luz.

p A escolha de materiais bidimensionais e do guia de onda de silício permitiu aos pesquisadores atingir a operação em temperatura ambiente. Excitons no telureto de molibdênio emitem em um comprimento de onda que é transparente ao silício, tornando o silício possível como um guia de ondas ou material de cavidade. A fabricação precisa da cavidade do nano feixe com uma série de orifícios gravados e a integração de materiais monocamada bidimensional também foi fundamental para o projeto. Excitons em tais materiais de monocamada são 100 vezes mais fortes do que aqueles em semicondutores convencionais, permitindo a emissão de luz eficiente em temperatura ambiente.

p Como o silício já é usado na eletrônica, especialmente em chips de computador, seu uso neste aplicativo é significativo em aplicativos futuros.

p “Uma tecnologia a laser que também pode ser feita em silício é um sonho para os pesquisadores há décadas, ", disse Ning." Esta tecnologia permitirá que as pessoas coloquem tanto eletrônicos quanto fotônicos na mesma plataforma de silício, simplificando muito a fabricação. "

p O silício não emite luz de forma eficiente e, portanto, deve ser combinado com outros materiais emissores de luz. Atualmente, outros semicondutores são usados, como o fosfeto de índio ou arsenieto de índio-gálio, que são centenas de vezes mais espessos, para ligar com silício para tais aplicações.

p Os novos materiais monocamada combinados com silício eliminam os desafios encontrados ao combinar com materiais mais espessos, materiais diferentes. E, porque este material sem silício tem apenas uma única camada de espessura, é flexível e menos propenso a rachar sob estresse, de acordo com Ning.

p Esperando ansiosamente, a equipe está trabalhando para alimentar seu laser com voltagem elétrica para tornar o sistema mais compacto e fácil de usar, especialmente para seu uso pretendido em chips de computador.