A Berkeley egyetem fizikusai bejelentették, hogy egy új eljárással minden eddiginél kisebb lézert sikerült előállítaniuk. A felfedezés nagy áttörést jelenthet a biotechnológiában és az elektronikában.

A hagyományos lézerekénél jóval kisebb méret elérése már régóta foglalkoztatja a fizikusokat. Egy ilyen szerkezettel ugyanis minden eddiginél hatékonyabban tudnánk például DNS-t vagy más molekulákat manipulálni, emellett pedig újfajta mikrocsipek gyártása is lehetővé válna. A nanolézerektől ugyanis nem kevesebbet várnak, mint hogy leváltsák az elektromosságra épülő adattovábbítási rendszereket számítógépekben, és az annál jóval gyorsabb optikai adattovábbítást tegyék lehetővé nanoméretekben.

A korábbi nanolézerek erre nem voltak alkalmasak. Egymással szembe állított apró tükrökkel operáltak melyek közé olyan anyagot juttattak, amely gerjesztés hatására fotonokat bocsát ki, az egyik tükröt pedig úgy választották ki, hogy a rá eső fény egy kis részét átengedje. A kezdeti gerjesztés hatására a központi elemből kilépő fotonok a tükrökről visszaverődve tovább gerjesztették a középen lévő atomokat, az így egyre sokasodó fotonok pedig az áteresztő tükrön túljutva lézerként viselkedtek. Ennek a módszernek azonban mérettani korlátai vannak, ugyanis a két tükör nem lehet a fény hullámhosszának felénél közelebb egymáshoz. A most bemutatott új konstrukció ezt az eddig áttörhetetlennek hitt akadályt képes legyőzni.

Zhang és kutatócsoportja a felületi plazmon rezonancia jelenséget felhasználva a hullámhossz mindössze huszadának megfelelő térbe sikerült a fényt beszorítania. A jelenség lényege, hogy egy fémfelületbe csapódó foton egy hullámot indít el a fémen, ami valójában az elektronok csekény elmozdulását jelenti. A hullámok nagyon rövid idő alatt eloszlanak, azonban speciálisan kiképzett felületeken a hullámokból a foton visszanyerhető, miközben a tárolása az eredeti helynek csak a töredékét teszi ki. A tudósoknak a hajszálnál ezerszer vékonyabb félvezető nanocsövek és egy ezüst lap közötti 5 nanométeres térbe sikerült ilyen módon fotonokat zárnia, ezzel jelentősen csökkentve a nanolézer szükséges méretét.

Az eddigi 250nm-es átmérőjű szükséges tér így mindössze egy 40 x 5 nanométeres területre csökken, ez azonban mégsem a legkisebb. A virginiai Norfolk állami egyetemen ugyanis Mikhail Noginov és csapata festékben úszó, mindössze 14nm átmérőjű arany gömbökön is hasonló megfigyeléseket végzett. A gömbök azonban kevésbé alkalmasak elektronikai használatra mint a nanocsövek. Ahogy a Zhang csoportjában dolgozó Volker Sorger elmondta: "Az általunk bemutatott plazmonikus lézerben az a különösen izgalmas, hogy teljesen szilárd,  kompatibilis a félvezető gyártással, így elektromosan meghajtható és beágyazható csipekbe."

A módszer azonban még csak az első lépést mutatja be, hiszen mivel nincs alsó mérettani határa, így elviekben a mainál sokkal tovább kicsinyíthető. Ahogy Zhang megfogalmazta: "A plazmonikus lézerek lehetővé teszik az extrém anyag-fény kölcsönhatások vizsgálatát, amely új utakat nyithat a fotonikus vezetékek, bio-szenzorozás és a kvantum információs technológiák terén."

A felfedezés részletesen a nature magazinban olvasható.