استفاده از لیزر پلاسمون در فضایی خارج از شرایط سرمای شدید

زانگ، مدیر مرکز متجمع و مقیاس‌پذیری برکلی، می‌گوید که لیزر پلاسمون
ابزاری است که می‌تواند در زیست‌شناساگرهای تک‌مولکولی، مدارات فتونیک و
سیستم‌های مخابراتی نوری با سرعت بالا مورد استفاده قرار گیرد؛ اما برای
این کار باید راهی یافت تا این دستگاه در دمای اتاق کار کند.

پلاسمون، از جفت کردن امواج الکترومغناطیس با الکترون‌های نوسان‌کننده در
سطح فلز ایجاد می‌شود که محدوده‌ی پراش آن نصف طول موج آن است. در سال‌های
اخیر، دانشمندان لیزر پلاسمون را به نوری فشرده کردند که می‌تواند در فضایی
نانومقیاس قرار گیرد. سال گذشته، زانگ و همکارانش لیزر پلاسمونی‌ای را
معرفی کردند که می‌توانست نور مرئی را در فضایی به عرض ۵ نانومتر، برابر با
پهنای یک مولکول پروتون، ایجاد کند.
 

در طراحی های قبلی، بیشتر نور تولیدشده در لیزر نشت می‌کرد و لازم بود که
محققان نور باقی‌مانده را بیشتر تقویت کنند تا بتوان از لیزر استفاده کرد.
برای افزایش فرایند تقویت، محققان مجبور بودند که سیستم را به‌شدت سرد کنند.

برای کاهش نشت نور، دانشمندان از معماری‌های دارای گنبد الهام گرفتند. در
این بناها، امواج صوتی زیر فضای گنبد انعکاس پیدا می‌کند. این معماری به
مردم اجازه می‌دهد تا در یک انتهای این فضا قرار گرفته و با کسانی که در
سوی دیگر فضا هستند، صحبت کنند.

در طراحی جدید محققان، به جای انعکاس، تدابیری برای سوق دادن نور به سمت یک
فضای نانومقیاس اندیشیده شده‌است. این فضا، یک مربع از جنس سولفید کادمیم
با ضخامت ۴۵ نانومتر و طول یک میکرومتر است که روی یک سطح نقره قرار گرفته
که با یک هایل ۵ نانومتری از جنس فلورید منیزیم جدا شده‌است.

با این کار میزان تشدید نور به ۱۸ برابر رسید، همچنین نور در فضایی به
ابعاد ۲۰ نانومتر محصور شد. با تداوم کاهش هدر رفتن نور، به‌زودی نیازی به
استفاده از مخزن خلأ و خنک‌کننده‌ی هلیوم نخواهد بود.