Il semiconduttore laser più piccolo del mondo è stato sviluppato da fisici dell'Università del Texas (Austin), insieme a colleghi taiwanesi e cinesi. Si tratta di un passo in avanti importante per l'emergente branca della tecnologia dei chip fotonici (cioé che usano fotoni e non elettroni), le tecnologie di comunicazione di prossima generazione e i biosensori per rilevare, trattare e studiare malattie.
I dispositivi fotonici potrebbero usare nanolaser per generare segnali ottici e trasmettere informazioni, rimpiazzando in futuro gli attuali circuiti elettronici. Dimensioni e prestazioni sono state finora influenzate da un limite di diffrazione ottica tridimensionale. "Abbiamo sviluppato un dispositivo nanolaser che opera ben al di sotto del limite di diffrazione 3D", ha dichiarato il professor Chih-Kang "Ken" Shih. "Crediamo che a nostra ricerca possa avere un grande impatto sulle tecnologie in scala nanometrica".
Illustrazione di una struttura semiconduttore in nanoscala usata per dimostrare il nanolaser con soglia ultrabassa. Un singolo nanorod è collocato su una pellicola di argento sottile (spessore a 28 nm).
Quando messo in funzione, il nanolaser emette una luce verde, che non è visibile a occhio nudo. Il dispositivo è formato da un nanorod (formato da nanotubi al carbonio multi-wall) al nitruro di gallio che è parzialmente riempito da nitruro di indio-gallio. Entrambe le leghe sono semiconduttori usati comunemente nei LED. I nanorod sono sopra un sottile strato isolante di silicio che a sua volta copre uno strato di pellicola d'argento che è liscia a livello atomico.
Si tratta di un materiale che i ricercatori stanno perfezionando da oltre 15 anni e il fatto che sia liscio a livello atomico è la chiave per realizzare dispositivi fotonici che non disperdono e perdono plasmoni - onde di elettroni usate per spostare grandi quantità di dati.
"Le strutture plasmoniche lisce a livello atomico sono elementi desiderabili in applicazioni con bassa perdita di dati", ha dichiarato Shih. Nanolaser come questo potrebbero favorire lo sviluppo di chip in cui tutti i processi sono sul chip stesso. Questo dovrebbe impedire un incremento del calore e la perdita d'informazioni tipicamente associate a dispositivi elettronici che scambiano dati tra più chip.
"Le diverse dimensioni tra elettronica e fotonica sono state un ostacolo enorme per la realizzazione della comunicazioni ottica on-chip e dei sistemi informatici", ha dichiarato Shangjr Gwo, professore alla National Tsing Hua University di Taiwan ed ex studente di Shih. "Il ventunesimo secolo è il secolo della luce", ha aggiunto il professore, segnalando come attraverso questa tecnologia si possano raggiungere prestazioni fino a 1000 volte superiori rispetto ai classici transistor.