Lazeriai „iš mėgintuvėlių“ – ne prastesni už įprastus

Chemikai iš Kolumbijos ir Wisconsin-Madison universitetų iš esmė supaprastino kristalų, naudojamų kaip našių lazerių darbinis kūnas, gavimą. Nežiūrint to, kad jie gaunami paprasčiausiu nusodinimu iš tirpalo, tokie kristalai Q faktoriumi ir kvantiniu efektyvumu nenusileidžia patiems kokybiškiausiems analogams, gautiems epitaksiniu metodu, vakuume, naudojant sudėtingą įrangą ir brangius reagentus. Nuodugniau susipažinti su darbo rezultatais galima žurnale Nature Materials.

Lazerių pagrindu tapo perovskitai – medžiagos, kurių sudėtyje yra neorganinių (švino) ir organinių (metilamonio) katijonų. Jie įdomūs, kaip potencialūs itin efektyvių fotovoltinių baterijų komponentai ir be to, jie lengvai gaunami – juos galima sintezuoti tiesiog mėgintuvėlyje.

Nanokristalų sintezė vyko ant stiklo plokštelės, padengtos plonu sluoksniu švino acetato – pirmojo naudojamo reagento. Plokštelė panardinama į antrojo reagento, – pavyzdžiui, metilamonio jodido, – tirpalą, ir taip pradėjo dvipakopį perovskito susidarymo procesą. Po 20 valandų susidaro adatiški, stačiakampio pjūvio, maždaug 400 nm skersmens ir nuo 10 µm ilgio kristalai.

Visa sintezė vyksta kambario temperatūroje, įprastoje stiklinėje ir nereikia nei kaitinimo, nei vakuumo ar specialios įrangos. Monokristalai gaunami be defektų, o jų sienelės lygios ir lygiagrečios, kas būtina lazerio funkcionavimui.

Norėdami patikrinti kristalų funkcionalumą, tyrėjai juos perkeldavo ant padėklo ir apšvitindavo 402 nm ilgio banga. Gauto lazerio Q faktoriaus reikšmė (spinduliavimo piko pločio santykis su bangos ilgiu) pasirodė dydžio eile geresnė už pagamintą pagal paskutinį technikos žodį GaAs–AlGaAs pagrindo lazerį, veikiantį temperatūroje, ne aukštesnėje, nei 4 °K. Gautos sistemos kvantinis efektyvumas (išleistų fotonų santykis su sugertais fotonais) – beveik 100%, be to, paaiškėjo, kad keičiant anijonų koncentraciją druskoje,galima reguliuoti išleidžiamos bangos ilgį diapazone nuo 500 nm iki beveik 800 nm.

Nano laidų pagrindų kuriamų lazerių pritaikymo sritis plati – pradedant telekomunikacijų įranga ir duomenų saugojimu, ir baigiant naudojimu medicinos diagnostikoje ir terapija. Kadangi jie labai nedideli, prietaisus irgi galima smarkiai sumažinti, o galimybė naudoti elektrinį įkrovimą atveria naujas integruotos optoelektronikos galimybes.