В ИТМО создали самую простую и быструю технологию разработки перовскитных нанолазеров

Ученым из университета ИТМО удалось найти новый метод создания перовскитных нанолазеров, влияющих на качество оптического изображения и скорость передачи информации в фотонных интегральных схемах. Теперь на их разработку тратится не более пяти минут.

Быстрее всего информация передается через фотоны – простые частицы, не имеющие ни заряда, ни массы, в основном использующиеся лазером. Лазер же применяется во многих областях технологии – в быту (указки, принтеры), металлургии, астрофизике и так далее.

Поэтому для создания сверхбыстрых оптических чипов, не требующих энергии для хранения данных, нужны миниатюрные источники лазерного излучения. Добротность этого излучения, то есть, величина, обратно пропорциональная ширине полосы излучения, должна быть максимальной. А мощность оптического возбуждения (переход атомов или молекул в определенное квантовое состояние) – предельно низкой.

Использование в оптическом чипе нанолазеров позволит задействовать максимальное количество каналов передачи информации в допустимом диапазоне. На роль этих нанолазеров отлично подходят перовскитные нановискеры. Это кристаллические материалы (нанокристаллы), обладающие большой гибкостью и коррозийной устойчивостью.

Нановискеры намного прочнее обычных кристаллов, и при оптическом возбуждении в них образуются квазичастицы экситоны. Экситоны, в свою очередь, обеспечивают высокую оптическую активность среды и эффективно отражают свет. А это одно из главных условий для возникновения лазерного излучения.

Ученым из ИТМО удалось найти новый метод создания перовскитных нанолазеров. На гидрофобную подложку распыляются специальные чернила (раствор бромидов, свинца и цезия). На подложке появляются капли, которые обрабатываются парами смеси изопропанол-вода. Данный процесс увеличивает рост нановискеров в определенном направлении.

Благодаря переносу протона Н+ от молекул спирта к молекулам воды, молекулы спирта ионизируются и образуют химическую связь с ионами свинца на поверхности нанокристаллов. Весь процесс занимает всего 5-7 минут, что делает его самым простым и быстрым.

Использование недорогих химических реагентов создает монокристаллический перовскитный нанолазер с гладкой поверхностью. Причем с высокой добротностью и низкой лазерной генерацией.

Главной особенностью таких нанолазеров является форма его торцов, похожих на усеченную четырехугольную пирамиду. Она позволяет им эффективнее «запирать» свет вблизи основания с меньшим поперечным сечением, так как внутреннее излучение отражается от граней пирамиды. Это, в свою очередь, минимизирует излучательные потери нанолазера, и дает рекордно высокие значения добротности.

В будущем ученые планируют исследовать область применения новых нанолазеров, в том числе в сфере оптического сенсинга (получения и восстановления сигнала).

20:49 Сегодня