(Phys.org) — Een nieuwe versie van de "spaser"-technologie die wordt onderzocht, zou kunnen betekenen dat mobiele telefoons zo klein worden, efficiënt, en flexibel konden ze op kleding worden gedrukt.

Een team van onderzoekers van de afdeling Electrical and Computer Systems Engineering (ECSE) van de Monash University heeft gemodelleerd dat 's werelds eerste spaser (oppervlakteplasmonversterking door gestimuleerde emissie van straling) volledig van koolstof is gemaakt.

Een spaser is in feite een laser op nanoschaal of nanolaser. Het zendt een lichtstraal uit door de vibratie van vrije elektronen, in plaats van het ruimteverslindende elektromagnetische golfemissieproces van een traditionele laser.

Promovendus en hoofdonderzoeker Chanaka Rupasinghe zei dat het gemodelleerde spaserontwerp met koolstof veel voordelen zou bieden.

"Andere spasers die tot nu toe zijn ontworpen, zijn gemaakt van gouden of zilveren nanodeeltjes en halfgeleiderkwantumdots, terwijl ons apparaat zou bestaan ​​​​uit een grafeenresonator en een versterkingselement van koolstofnanobuisjes, ' zei Chanaka.

"Het gebruik van koolstof betekent dat onze spaser robuuster en flexibeler zou zijn, zou werken bij hoge temperaturen, en milieuvriendelijk zijn.

“Vanwege deze eigenschappen er is de mogelijkheid dat in de toekomst een extreem dunne mobiele telefoon op kleding kan worden afgedrukt."

Op spaser gebaseerde apparaten kunnen worden gebruikt als alternatief voor de huidige op transistors gebaseerde apparaten zoals microprocessors, geheugen, en displays om de huidige miniaturisering en bandbreedtebeperkingen te overwinnen.

De onderzoekers kozen ervoor om de spaser te ontwikkelen met grafeen en koolstofnanobuisjes. Ze zijn meer dan honderd keer sterker dan staal en kunnen warmte en elektriciteit veel beter geleiden dan koper. Ze zijn ook bestand tegen hoge temperaturen.

Hun onderzoek toonde voor het eerst aan dat grafeen en koolstofnanobuisjes kunnen interageren en via licht energie aan elkaar kunnen overdragen. Deze optische interacties zijn zeer snel en energiezuinig, en zijn dus geschikt voor toepassingen zoals computerchips.

"Grafeen- en koolstofnanobuisjes kunnen worden gebruikt in toepassingen waar je sterke, lichtgewicht, dirigeren, en thermisch stabiele materialen dankzij hun uitstekende mechanische, elektrische en optische eigenschappen. Ze zijn getest als antennes op nanoschaal, elektrische geleiders en golfgeleiders, ' zei Chanaka.

Chanaka zei dat een spaser elektrische velden met hoge intensiteit opwekte, geconcentreerd in een ruimte op nanoschaal. Deze zijn veel sterker dan die gegenereerd door het belichten van metalen nanodeeltjes door een laser in toepassingen zoals kankertherapie.

"Wetenschappers hebben al manieren gevonden om nanodeeltjes in de buurt van kankercellen te leiden. We kunnen grafeen- en koolstofnanobuisjes volgens die technieken verplaatsen en de hoge concentratievelden die worden gegenereerd door de spastische verschijnselen gebruiken om individuele kankercellen te vernietigen zonder de gezonde cellen in het lichaam te beschadigen, ' zei Chanaka.

Het artikel is gepubliceerd in ACS Nano .