Микролазер

Создание наноустройств требует микроскопического рабочего инструмента. Специально для подобных целей физики из Университета Норфолк создали спазер – самый маленький в мире лазер, размеры которого меньше диаметра человеческого волоса. В отличие от своих полногабаритных собратьев, спазер способен испускать лучи в любую сторону без дополнительной подстройки. Для этого изобретателям пришлось изменить принцип работы лазера.

В обычных лазерах, которые широко распространены в промышленности, медицине и научных исследованиях, используется возбуждение фотонов. Эти частицы света под воздействием энергии накачки совершают возвратно-поступательные движения вокруг эмиттера, при чем на каждом такте они выбивают из атомов дополнительные фотоны.

Когда интенсивность свечения достигает заданного порогового значения, поток фотонов может быть направлен в нужную точку. Для усиления мощности используются различные зеркальные поверхности и оптические резонаторы. Для конструирования спазера ученым пришлось изменить сам подход в работе подобных установок. Вместо раскачки фотонов они применили другой физический эффект – колебания квазичастиц плазмонов. Эти обитатели субатомного мира иногда называются "поверхностными электронами", а их реакция на световое воздействие давно и хорошо изучена физиками.

В результате возбуждения плазмонов начинаются колебания всей поверхности спазера. Как и в случае с классическим лазером, колебания можно постепенно усиливать, производя накачку энергией из внешнего источника. При достижения определенного уровня волновые колебания плазмонов преобразуются в свет. Ученые Университета Норфолк создали наночастицу из золота, которую можно превратить в спазер. Золото вообще очень распространено в нанотехнологиях благодаря уникальным квантовым свойствам образующих его элементарных частиц.

Под воздействием внешнего источника света в наночастице начинаются поверхностные колебания электронов, которые заканчиваются выбросом лазерных лучей во все стороны. При этом весь механизм процесса в точности напоминает работу классического лазера. Изобретатели утверждают, что уже в ближайшее время научатся управлять лучами спазера, заставляя их концентрироваться в определенной точке и направляться в заданную сторону. По их мнению, важно само обнаружение возможностей лазерных технологий на наноуровне, а способы их оптимизации будут найдены в ближайшее время.

Нанотехнологии давно нуждаются в инструменте, при помощи которого можно изменять форму объектов. До настоящего времени получить тот или иной профиль нанотрубки можно было только за счет специальных условий ее выращивания. Теперь же появилась возможность вырезать необходимые детали лазерным лучом. Пригодится спазер и в медицине – используя его, можно будет проводить точечные операции по удалению опухолей и тромбов, а также ремонтировать кровеносные сосуды, в том числе и капилляры.