 Нанопроволоки, имеющие диаметры до 200 нанометров (миллиардных долей метра), представляют собой смесь материалов, которые также являются эффективными в конструкциях солнечных батарей следующего поколения. Как было показано, нанопроволоки способны производить очень яркий и стабильный лазерный луч. Исследователи говорят, что отличная работа этих крошечных лазеров делает их перспективными для оптоэлектроники - области, ориентированной на объединение электроники и света для передачи данных, наряду с другими применениями.
Свет может переносить гораздо больше данных и с гораздо быстрой скоростью, чем стандартная электроника. Одно волокно в волоконно-оптическом кабеле, имеющее меньше ширины волоса в диаметре, может проводить десятки тысяч телефонных разговоров одновременно, для примера. И миниатюризация лазеров на наноуровне может также произвести революцию в вычислениях, выводя передачу данных на рабочий стол и в конечном счете приводя к карманным вычислительным устройствам.
Исследовательская группа разработала простой процесс химико-погружения, чтобы произвести самоорганизующуюся смесь наноразмерных кристаллов, пластин и проводов, состоящих из цезия, свинца и брома. Эта же химическая смесь с молекулярной архитектуры, состоящей из кубических кристаллических структур, также доказала свою эффективность в формирующейся волне новых конструкций для высокоэффективных солнечных ячеек.
Большая часть ранней работы с подобными типами материалов была ориентирована на приложения солнечной энергии. По мнению исследователей, данные материалы откроют новые исследовательские границы и для оптоэлектроники и в более широкой области фотоники, которая ориентирована на использование света для широкого спектра приложений.
Основная цель разработки наноразмерных лазеров заключается в создании интерфейса между фотонными устройствами и электронными устройствами в масштабах, соответствующих сегодняшним компьютерным чипам. Сегодня подобные фотонные устройства могут быть громоздкими.
В своей последней работе исследовательская группа обнаружила, как производить нанопровода путем погружения тонкой свинцовой пленки в раствор метанола, содержащий цезий, бром и хлор, нагретого до примерно 122 градусов по Фаренгейту. В результате образуются кристаллические структуры цезия-свинца-бромида, в том числе нанопровода с диаметром от 200 до 2300 нанометров и длиной от 2 до 40 микрон.
Определенные нанопровода, используемые в эксперименте, были помещены на кварцевую базу и возбуждены другим источником лазера, побудившего к излучению света. Исследователи обнаружили, что нанопроволочные лазеры излучают свет на протяжении более 1 млрд циклов после попадания сверхскоростного импульса видимого фиолетового света, который длился всего сотые доли квадрилионной секунды, демонстрируя замечательную стабильность.
Подобные нанопровода могут стать первыми излучателями лазерного света, использующими совершенно неорганическое (не содержащее углерод) сочетание материалов. Исследователи показали, что нанопроволочные лазеры могут быть настроены на дальности света, включая видимые зеленые и синие длины волн.
Нанопровода имеют кристаллическую структуру, которая напоминает встречающийся в природе минерал, известный как перовскит. Исследователи изучили их структуру с помощью техники, известной как просвечивающая электронная микроскопия. Кристаллическая структура нанопроволок во многом похожа на соль, которая делает их восприимчивыми к повреждениям от влаги в воздухе. Исследователи должны изучить и понять, как улучшить прочность структуры. Возможно покрытие нанопроводов полимерами или другим материалом, чтобы сделать их более устойчивыми. Есть также возможности проверить другие материалы, чтобы узнать, приведут ли они к улучшению производительности – например, при замене свинца оловом.
|
