Le nanoparticelle come sorgenti di laser compatte

Con una dimensione che varia da 2 a 10 nm (10-50 atomi), i PQ mostrano effetti quantistici quali livelli di energia quantizzata. La manipolazione di tali effetti ha aperto il varco ad applicazioni nei settori dell’informatica quantistica, dell’imaging medicale, del fotovoltaico e dei rivelatori.

I nanocristalli possono produrre diversi colori a seconda della dimensione delle particelle. I colori, che rappresentano energie diverse, possono essere sfruttati in sorgenti laser come alternativa ai costosi, complessi e ingombranti dispositivi a stato solido. Gli scienziati hanno lavorato per sviluppare nuovi materiali, dispositivi e sistemi di progettazione relativi a dispositivi laser compatti basati su PQ con il sostegno del progetto QDLASER europeo. La loro attenzione si è concentrata sulla crescita epitassiale di strutture laser basate su PQ e sui relativi test e misurazioni di materiali e dispositivi.

I ricercatori si sono dedicati ai materiali PQ lavorando su fonti laser con un intervallo spettrale di 1,0-1,6 micron per impulsi ultra-corti, altamente efficienti (fino a 100 femtosecondi). Hanno utilizzato materiali con indio arseniuro/indio fosfuro con una gamma di lunghezze d’onda di circa 1,5 micron.

I PQ sono stati sintetizzati principalmente tramite l’auto-assemblaggio (utilizzando il metodo di crescita Stranski-Krastanow). In seguito alla caratterizzazione, gli scienziati hanno valutato le proprietà dei PQ assemblati come mezzo attivo. I materiali PQ sono stati implementati in dispositivi laser (laser monomodale a cresta stretta e cavità laser di cristalli fotonici) dimostrando con successo l’applicazione laser in modalità continua. Gli scienziati hanno sviluppato adeguati regimi di crescita per l’auto-assemblaggio dei PQ e hanno condotto un primo esperimento su un nuovo approccio alla sintesi dei PQ (approccio di crescita selettiva delle aree assistita da litografia di copolimeri diblock).

Il team sta lavorando sul funzionamento del laser a femtosecondi e con lunghezze d’onda delle emissioni pari a 1,5 micron, che ci si aspetta di raggiungere nel prossimo futuro. La tecnologia ha il potenziale per migliorare le prestazioni di un certo numero di dispositivi in applicazioni di settori quali le telecomunicazioni, l’imaging medicale e la metrologia.