p Um dos segredos para fazer pequenos dispositivos a laser, como bisturis de cirurgia oftálmica, funcionem de forma ainda mais eficiente é o uso de pequenas partículas semicondutoras, chamados pontos quânticos. Em uma nova pesquisa da Equipe de Nanotecnologia do Laboratório Nacional de Los Alamos, os pontos do tamanho de ~ nanômetros estão sendo corrigidos, ou "dopado, "com elétrons adicionais, um tratamento que empurra os pontos cada vez mais perto de produzir a luz laser desejada com menos estimulação e perda de energia. p "Quando ajustamos adequadamente o perfil de composição dentro das partículas durante sua fabricação, e então injete dois ou mais elétrons em cada ponto, eles se tornam mais capazes de emitir luz laser. Mais importante, eles requerem consideravelmente menos energia para iniciar a ação do laser, "disse Victor Klimov, líder da equipe Nanotech.

p A fim de forçar um material a emitir luz laser, é necessário trabalhar em direção a uma "inversão de população, " isso é, fazendo com que o número de elétrons em um estado eletrônico de energia superior exceda o número que está em um estado de energia inferior. Para atingir essa condição normalmente, um aplica um estímulo externo (óptico ou elétrico) de uma certa potência, que deve exceder um valor crítico denominado "limite de ganho óptico". Em um recente avanço de mudança de paradigma, Os pesquisadores de Los Alamos demonstraram que, ao adicionar elétrons extras em seus pontos quânticos especialmente projetados, eles podem reduzir esse limite para praticamente zero.

p Um material laser padrão, quando estimulado por uma bomba, absorve a luz por um tempo antes de começar a desaparecer. No caminho para o lasing, o material passa pelo estado de "transparência óptica" quando a luz não é absorvida nem amplificada. Ao adicionar portadores de carga extra aos seus pontos quânticos, os pesquisadores de Los Alamos conseguiram bloquear a absorção e criar um estado de transparência sem estimulação externa. Isso implica que mesmo o bombeamento extremamente fraco pode agora iniciar a emissão de laser.

p Outro ingrediente importante desta pesquisa é um novo tipo de pontos quânticos com seus interiores projetados para manter o estado ativo do laser por muito mais tempo do que as partículas padrão. Normalmente, a presença de elétrons extras suprimiria o lasing porque a energia do ponto quântico é rapidamente liberada, não como um fluxo de fótons, mas como um desperdício de calor. O novo design de partículas de Los Alamos elimina essas perdas parasitas, redirecionando a energia da partícula para o canal de emissão. "Esses estudos abrem oportunidades empolgantes para a realização de novos tipos de dispositivos de laser de baixo limiar que podem ser fabricados a partir de uma solução usando uma variedade de substratos e designs de cavidades ópticas para aplicações que variam de fibra óptica e matrizes de laser de grande escala a iluminação a laser e laboratório - tecnologias de detecção de chip, "Klimov disse.

p A pesquisa é descrita na revista. Nature Nanotechnology esta semana.