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Nanolaser a plasmon, buoni anche per i PC

I laser in nanoscala consentiranno di realizzare circuiti ottici 100 volte più veloci rispetto alle soluzioni elettroniche attuali. I ricercatori dell’Università della California hanno dimostrato il primo nanolaser a plasmon (o spaser) in grado di funzionare a temperatura ambiente.

Il plasmon (si, proprio come i biscotti per bambini) è, secondo quanto leggiamo su Wikipedia, una “quasiparticella che si ottiene dalla quantizzazione delle oscillazioni di plasma, come fotoni e fononi sono rispettivamente quantizzazioni di luce e vibrazioni meccaniche”.

Gli spaser amplificano particelle chiamate “surface plasmon” che possono fare cose che i fotoni presenti all’interno di onde di luce ordinarie non possono fare. Ad esempio, secondo quanto leggiamo su Technology Review, i fotoni non possono essere confinati in aree con dimensioni pari alla metà della loro lunghezza d’onda. Questo aspetto limita la miniaturizzazione dei dispositivi ottici.

I plasmon, al contrario, possono essere confinati in aree molto più piccole e poi convertiti all’interno di onde di luce convenzionali. Ciò li rende utili non solo per creare circuiti ottici rapidissimi, ma anche per catturare immagini ad altissima risoluzione.

La luce blu (in alto) emessa dal primo semiconduttore “spaser” (in basso) che lavora a temperatura ambiente.

Il professore di ingegneria meccanica di Berkeley, Xiang Zhang, e i ricercatori Ren-Min Ma e Rupert Oulton hanno progettato e dimostrato il nuovo spaser. La soluzione messa in atto dal team si avvale di solfuro di cadmio posto all’interno di un pezzo di fluoruro di magnesio, sopra uno strato d’argento.

Quando la luce di un laser standard colpisce il metallo, sulla sua superficie vengono generati i plasmon. Il solfuro di cadmio confina i plasmon all’interno del gap, riflettendoli indietro ogni volta che colpiscono un bordo. In questo modo alla struttura sfugge meno del 5 percento delle radiazioni, consentendo l’operatività a temperatura ambiente.

Tra le possibili applicazioni di questa scoperta, secondo i ricercatori, c’è quella di usare lo spaser per focalizzare onde di luce nella fotolitografia, rendendo possibile la produzione di microchip più piccoli di 20 nanometri. Potrebbe servire inoltre per scrivere più dati su supporti come DVD e hard disk, anche se entrambe le applicazioni necessiterebbero dell’aggiunta di lenti plasmoniche per canalizzare ulteriormente la luce.

Secondo i ricercatori – e questo è l’aspetto davvero interessante – le prime prove di laser plasmonici iniettati elettricamente dovrebbero essere compiute entro pochi anni, seguite da una rapida commercializzazione dei primi dispositivi.