Durchbruch: Nanolaser arbeitet bei Zimmertemperatur

Wissenschaftler haben einen batteriebetriebenen Mini-Laser konstruiert, der auch bei einer Temperatur von 20 Grad funktioniert. Nanolaser könnten die Rechengeschwindigkeit von Computern und die Datenübertragung im Internet deutlich steigern.

Nanolaser: Intensitätsverteilung des Lichts (links) und Aufbau des Bauteils (rechts) Zur Großansicht
ASU

Nanolaser: Intensitätsverteilung des Lichts (links) und Aufbau des Bauteils (rechts)

Berlin - Ein Laser muss nicht groß sein - in jedem DVD-Laufwerk steckt beispielsweise eine kleine Laserdiode. Doch die Lichtquellen, die Wissenschaftler an der Arizona State University erforschen, sind so klein, dass sie Nanolaser genannt werden.

Bislang funktionierten die Miniaturbauteile nur, wenn man sie deutlich unter Null Grad Celsius kühlte. Ein Einsatz in modernen optoelektronischen Computern war deshalb nicht möglich. Einem Team um Cun-Zheng Ning ist es nun jedoch gelungen, einen Nanolaser zu konstruieren, der auch bei Zimmertemperatur arbeitet. Die Entdeckung ermögliche eine Vielzahl neuartiger Anwendungen in der sogenannten Photonik, schreiben die Forscher im Fachblatt "Optics Express".

Zum Gebiet der Photonik gehören Technologien wie Oled und LED, aber auch die organische Photovoltaik und Computerchips, die Licht zur Übertragung und Verarbeitung von Daten nutzen. Um optoelektronische Bauteile kleiner und schneller zu machen, ist es entscheidend, die Lichtquellen zu verkleinern. Je mehr Mini-Laser sich in immer kleinere Systeme packen ließen, umso höher sei deren Performance, schreiben die Forscher.

Um in der Praxis eingesetzt zu werden, müssen Nanolaser bei Zimmertemperatur arbeiten und zudem allein von einer einfachen Batterie betrieben werden können. "Das war das ultimative Ziel unter den Nanolaser-Experten", sagte Ning.

Der von den US-Forschern entwickelte Nanolaser besteht aus einem Halbleitermaterial, das mit Silber ummantelt ist. Anfangs kämpfte Nings Team noch mit zu starker Hitzeentwicklung, dieses Problem soll nun aber gelöst sein: Das Miniaturbauteil emittiert kontinuierlich Licht.

Bis Nanolaser tatsächlich in photonisch arbeitenden Chips eingesetzt werden können, müssen nach Nings Aussage aber noch viele Herausforderungen gemeistert werden. Beispielsweise sei die Lebensdauer eines Nanolasers noch zu kurz. Zudem seien die physikalischen Prozesse während der Interaktion von Photonen mit der metallischen Oberfläche noch nicht vollständig verstanden.

hda

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