Van kassa's bij supermarkten tot lichtshows bij concerten, lasers zijn overal, en ze zijn een veel efficiëntere lichtbron dan gloeilampen. Maar ze zijn niet goedkoop om te produceren.

Een nieuwe studie van de Northwestern University heeft een kosteneffectiever laserontwerp ontwikkeld dat meerkleurenlasing produceert en een stap voorwaarts biedt in op chips gebaseerde lasers en miniaturisatie. De bevindingen kunnen versleutelde, gecodeerd, redundante en snellere informatiestroom in optische vezels, evenals meerkleurige medische beeldvorming van ziek weefsel in realtime.

De studie werd op 10 juli gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie .

"In ons werk we hebben aangetoond dat multimodale laserbehandeling met controle over de verschillende kleuren kan worden bereikt in een enkel apparaat, " zei senior auteur Teri W. Odom, een Charles E. en Emma H. ​​Morrison hoogleraar scheikunde aan het Weinberg College of Arts and Sciences in Northwestern. "Vergeleken met traditionele lasers, ons werk is ongekend vanwege zijn stabiele multimodale laserstralen op nanoschaal en ons vermogen om gedetailleerde en fijne controle over de laserstralen te bereiken."

Dit werk biedt nieuwe inzichten in het ontwerp en het mechanisme van multimodale laserstraling op nanoschaal, gebaseerd op structurele engineering en het manipuleren van de optische bandstructuren van superroosters van nanodeeltjes. Met behulp van deze technologie, de onderzoekers kunnen de kleur en intensiteit van het licht regelen door simpelweg de holte-architectuur te variëren. Superroosters van nanodeeltjes - eindige arrays van metalen nanodeeltjes gegroepeerd in arrays op microschaal - geïntegreerd met vloeistofversterking bieden een platform voor toegang tot verschillende kleuren met instelbare intensiteiten, eenvoudig afhankelijk van de geometrische parameters van het rooster.

Dit in tegenstelling tot de huidige lasers die licht tussen twee spiegels weerkaatsen en door veel zorg en techniek zijn geoptimaliseerd om ervoor te zorgen dat er maar één kleur (of golflengte) wordt uitgestraald. Momenteel in de industrie, meerkleuren laseruitvoer is alleen mogelijk door veel eenkleurige lasers samen te stellen. Dit nieuwe werk biedt een strategie om kostbare fabricageprocessen te elimineren en direct meerdere, stabiele laserpieken van een enkel apparaat. "In mensen, onze perceptie van de wereld zou beperkt zijn als we slechts in één kleur zouden 'zagen', "Odom zei. "Meerdere kleuren zijn essentieel voor ons om informatie tegelijkertijd te ontvangen en te verwerken, en op dezelfde manier, meerkleurenlasers hebben het potentieel voor enorme voordelen in het dagelijks leven."

In de toekomst, Odom zei dat zij en haar team geïnteresseerd zijn in het ontwerpen van witte nanolasers door blauwe, groene en rode golflengten tegelijk. Hun aanpak zou hen in staat moeten stellen de "witheid" te veranderen door de relatieve intensiteit van de blauwe, groente, rode zenders. Aanvullend, dit nieuwe werk biedt mogelijkheden voor ultragevoelige detectie in chemische processen (verschillende moleculen kunnen tegelijkertijd worden gevolgd) en in-situ cellulaire beeldvorming bij meerdere kleuren (verschillende kleurstoflabels zouden worden opgewekt door verschillende laserkleuren en verschillende biologische processen kunnen worden gecorreleerd).