Spaser - Spaser

Un láser espaciador o plasmónico es un tipo de láser que tiene como objetivo confinar la luz en una escala de sublongitud de onda muy por debajo del límite de difracción de luz de Rayleigh , almacenando parte de la energía de la luz en oscilaciones de electrones llamadas polaritones de plasmón superficial . El fenómeno fue descrito por primera vez por David J. Bergman y Mark Stockman en 2003. La palabra spaser es un acrónimo de " amplificación de plasmón superficial por emisión estimulada de radiación". Los primeros dispositivos de este tipo fueron anunciados en 2009 por tres grupos: una nanopartícula de 44 nanómetros de diámetro con un núcleo de oro rodeado por un medio de ganancia de sílice teñido creado por investigadores de las universidades Purdue, Norfolk State y Cornell, un nanoalambre en una pantalla plateada junto a un Berkeley, y una capa semiconductora de 90 nm rodeada de plata bombeada eléctricamente por grupos de la Universidad Tecnológica de Eindhoven y de la Universidad Estatal de Arizona. Mientras que el equipo de Purdue-Norfolk State-Cornell demostró el modo plasmónico confinado, el equipo de Berkeley y el equipo del estado de Eindhoven-Arizona demostraron el láser en el llamado modo de brecha plasmónica. En 2018, un equipo de la Universidad de Northwestern demostró un nanolaser sintonizable que puede preservar su alta calidad de modo mediante la explotación de plasmones de cuadrupolo híbrido como mecanismo de retroalimentación óptica.

El spaser es una fuente propuesta a nanoescala de campos ópticos que se está investigando en varios laboratorios líderes en todo el mundo. Los aficionados al spa podrían encontrar una amplia gama de aplicaciones, incluida la litografía a nanoescala , la fabricación de nanocircuitos fotónicos ultrarrápidos , la detección bioquímica de una sola molécula y la microscopía.

De Nature Photonics :

Un espaciador es la contraparte nanoplásmica de un láser , pero (idealmente) no emite fotones . Es análogo al láser convencional, pero en un spaser los fotones son reemplazados por plasmones de superficie y la cavidad resonante es reemplazada por una nanopartícula, que soporta los modos plasmónicos. De manera similar a un láser, la fuente de energía para el mecanismo de dispersión es un medio activo (ganancia) que se excita externamente. Este campo de excitación puede ser óptico y no estar relacionado con la frecuencia de funcionamiento del spaser; por ejemplo, un spaser puede operar en el infrarrojo cercano pero la excitación del medio de ganancia se puede lograr usando un pulso ultravioleta . La razón por la que los plasmones de superficie en un espaciador pueden funcionar de manera análoga a los fotones en un láser es que sus propiedades físicas relevantes son las mismas. Primero, los plasmones de superficie son bosones : son excitaciones vectoriales y tienen espín 1, al igual que los fotones. En segundo lugar, los plasmones de superficie son excitaciones eléctricamente neutras. Y tercero, los plasmones de superficie son las oscilaciones materiales más colectivas conocidas en la naturaleza, lo que implica que son las más armónicas (es decir, interactúan muy débilmente entre sí). Como tales, los plasmones de superficie pueden experimentar una emisión estimulada, acumulándose en un solo modo en grandes cantidades, que es la base física tanto del láser como del espaciador.

El estudio del modelo mecánico cuántico del espaciador sugiere que debería ser posible fabricar un dispositivo espaciador análogo en función al transistor MOSFET , pero esto aún no se ha verificado experimentalmente.

Ver también

Referencias

Otras lecturas