Investigadores de la Universidad Aalto, Finlandia, son los primeros en desarrollar un nanoláser plasmónico que opera a frecuencias de luz visible y utiliza los llamados modos de celosía oscura.

El láser trabaja a escalas de longitud 1000 veces más pequeñas que el grosor de un cabello humano. La vida útil de la luz capturada en dimensiones tan pequeñas es tan corta que la onda de luz tiene tiempo para moverse hacia arriba y hacia abajo solo unas pocas decenas o cientos de veces. Los resultados abren nuevas perspectivas para las fuentes de luz coherentes en chip, como los láseres, que son extremadamente pequeños y ultrarrápidos.

El funcionamiento del láser en este trabajo se basa en nanopartículas de plata dispuestas en una matriz periódica. A diferencia de los láseres convencionales, en el que la retroalimentación de la señal láser es proporcionada por espejos ordinarios, este nanolaser utiliza acoplamiento radiativo entre nanopartículas de plata. Estas partículas del tamaño de 100 nanómetros actúan como pequeñas antenas. Para producir luz láser de alta intensidad, la distancia entre partículas se comparó con la longitud de onda láser de modo que todas las partículas de la matriz irradien al unísono. Se utilizaron moléculas fluorescentes orgánicas para proporcionar la energía de entrada (la ganancia) necesaria para el láser.

Luz de la oscuridad

Un desafío importante para lograr esta técnica láser fue que la luz puede no existir el tiempo suficiente en dimensiones tan pequeñas como para ser útil. Los investigadores encontraron una forma inteligente de solucionar este problema potencial:produjeron láser en modos oscuros.

"Un modo oscuro se puede entender intuitivamente considerando antenas normales:una sola antena, cuando es impulsado por una corriente, irradia fuertemente, mientras que dos antenas, si están impulsadas por corrientes opuestas y se colocan muy cerca una de la otra, irradian muy poco, "explica el profesor de la Academia Päivi Törmä." Un modo oscuro en una matriz de nanopartículas induce corrientes de fase opuesta similares en cada nanopartícula, pero ahora con frecuencias de luz visible ".

"Los modos oscuros son atractivos para aplicaciones en las que se necesita un bajo consumo de energía. Pero sin trucos, el láser en modo oscuro sería bastante inútil, porque la luz está esencialmente atrapada en la matriz de nanopartículas y no puede salir, "dice el científico del personal Tommi Hakala.

Doctor. el estudiante Heikki Rekola dice:"Al utilizar el tamaño pequeño de la matriz, encontramos una ruta de escape para la luz. Hacia los bordes de la matriz, las nanopartículas comienzan a comportarse cada vez más como antenas regulares que irradian al mundo exterior ".

El equipo de investigación utilizó las instalaciones de nanofabricación y las salas blancas de la infraestructura de investigación nacional OtaNano.

Los resultados se han publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza .