«Свет в наномасштабе»: в России создали лазер, который видит то, что скрыто от обычных микроскопов
Российские физики создали нанолазер, который видит вирусы и отдельные белки
Международная группа ученых, в которую вошли исследователи из Санкт-Петербургского государственного университета, Алферовского университета, МФТИ и других научных центров, создала уникальный нанолазер на основе нитевидных кристаллов нитрида галлия-индия. Размер устройства составляет всего около 60 нанометров, что в сотни раз тоньше человеческого волоса, а ширина его луча настолько мала, что позволяет разглядеть объекты, недоступные обычным оптическим приборам. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Nanoscale Horizons.
Талгат Шугабаев, младший научный сотрудник лаборатории новых полупроводниковых материалов для квантовой информатики и телекоммуникаций СПбГУ, пояснил, что в основе разработки лежит особая конструкция из одиночных нитевидных нанокристаллов, расположенных на специальной металлодиэлектрической подложке. Ученым удалось объединить преимущества молекулярно-пучковой эпитаксии, нитевидных нанокристаллов и квантовых ям, что и позволило достичь выдающихся характеристик.
Главное преимущество нового лазера в том, что он преодолевает так называемый дифракционный предел — фундаментальное ограничение, которое не позволяет обычным лазерам и микроскопам разглядеть сверхмалые объекты, такие как вирусы, отдельные белки или наночастицы. В новом устройстве используется «гибрид» света и электронных колебаний, что позволяет концентрировать энергию в чрезвычайно малом объеме. Благодаря этому ширина полосы излучения составила рекордные 0,15 нанометра, что в 5–10 раз меньше, чем у обычных полупроводниковых лазеров.
В перспективе такие нанолазеры могут найти применение в самых разных областях: от сверхточной микроскопии и обнаружения единичных молекул в биологических средах до создания компактных сенсоров и компонентов для квантовых компьютеров. Сейчас ученые работают над тем, чтобы повысить рабочую температуру устройства и перейти от внешней оптической накачки к электрической, что сделает его еще более практичным и удобным для массового внедрения.
