Forskere modellerer verdens første kulstofbaserede spaser

(Phys.org) —En ny version af "spaser"-teknologi, der bliver undersøgt, kan betyde, at mobiltelefoner bliver så små, effektiv, og fleksible kunne de trykkes på tøj.

Et team af forskere fra Monash University's Department of Electrical and Computer Systems Engineering (ECSE) har modelleret verdens første spaser (overfladeplasmonforstærkning ved stimuleret emission af stråling) til at være lavet fuldstændig af kulstof.

En spaser er faktisk en nanoskala laser eller nanolaser. Det udsender en lysstråle gennem vibration af frie elektroner, snarere end den pladskrævende elektromagnetiske bølgeemissionsproces i en traditionel laser.

Ph.d.-studerende og ledende forsker Chanaka Rupasinghe sagde, at det modellerede spaser-design med kulstof ville give mange fordele.

"Andre spasere designet til dato er lavet af guld eller sølv nanopartikler og halvlederkvanteprikker, mens vores enhed ville bestå af en grafenresonator og et kulstof nanorørforstærkningselement, " sagde Chanaka.

"Brugen af ​​kulstof betyder, at vores spaser ville være mere robust og fleksibel, vil fungere ved høje temperaturer, og være miljøvenlig.

"På grund af disse egenskaber, der er mulighed for, at en ekstremt tynd mobiltelefon i fremtiden kan printes på tøj."

Spaser-baserede enheder kan bruges som et alternativ til strømtransistor-baserede enheder såsom mikroprocessorer, hukommelse, og skærme for at overvinde nuværende miniaturisering og båndbreddebegrænsninger.

Forskerne valgte at udvikle spaseren ved hjælp af grafen og kulstof nanorør. De er mere end hundrede gange stærkere end stål og kan lede varme og elektricitet meget bedre end kobber. De kan også modstå høje temperaturer.

Deres forskning viste for første gang, at grafen og kulstof nanorør kan interagere og overføre energi til hinanden gennem lys. Disse optiske interaktioner er meget hurtige og energieffektive, og er derfor velegnede til applikationer som computerchips.

"Graphene og carbon nanorør kan bruges i applikationer, hvor du har brug for stærke, letvægts, dirigerer, og termisk stabile materialer på grund af deres fremragende mekaniske, elektriske og optiske egenskaber. De er blevet testet som antenner i nanoskala, elektriske ledere og bølgeledere, " sagde Chanaka.

Chanaka sagde, at en spaser genererede højintensive elektriske felter koncentreret i et rum i nanoskala. Disse er meget stærkere end dem, der genereres ved at belyse metalnanopartikler med en laser i applikationer som kræftterapi.

"Forskere har allerede fundet måder at guide nanopartikler tæt på kræftceller. Vi kan flytte grafen og kulstof nanorør ved at følge disse teknikker og bruge de højkoncentrerede felter, der genereres gennem spasing-fænomenerne til at ødelægge individuelle kræftceller uden at skade de sunde celler i kroppen, " sagde Chanaka

Bladet er udgivet i ACS Nano .