Paul van Gerven
18 dec 2018

Imperfecties in een verder regelmatig patroon van zilveren nanostreepjes op een gekleurde plastic ondergrond vormen de basis voor een laser die alle kanten op schijnt. Dat hebben onderzoekers van de TU Eindhoven en Differ ontdekt. De nieuwe laser zou in sommige toepassingen een superieur alternatief kunnen worden voor de led, omdat hij helderder en nauwer afgebakend licht afgeeft. Ook zou de nanolaser lidar-systemen kunnen vereenvoudigen.

Vorig jaar ontwikkelden Jaime Gómez Rivas en collega’s al een ‘reguliere’ nanolaser, eentje die in één richting straalt. Daarin wordt het licht geproduceerd door verval van pakketjes elektrische lading in een organische laag, terwijl een regelmatig nanopatroon van metalen streepjes ervoor zorgt dat alle fotonen in dezelfde richting worden uitgezonden.

Cruciaal voor de werking van deze laser is ‘condensatie’ van fotonen door een effect dat vergelijkbaar is met een Bose-Einstein-condensaat. Groepen condenserende fotonen nemen daarbij gelijksoortige eigenschappen aan, zoals vereist voor het coherente licht van een laser. De kleur wordt vooral bepaald door kleurstoffen in het plastic.

Links de laser met een perfect nanopatroon van zilverstreepjes, resulterend in gerichte emissie, rechts het imperfecte patroon dat licht alle kanten opstuurt.

Nu blijkt dat imperfecties in de antenne resulteren in laserlicht dat alle kanten op wordt uitgezonden. Dat is onverwacht, omdat willekeurig gerichte emissie normaal gesproken alleen optreedt als het licht door individuele moleculen wordt geproduceerd. In de Eindhovense nanolaser is de emissie echter vanwege het condensatie-effect een collectief verschijnsel.

Voor toepassing van de vondst is het nog te vroeg, zegt Gómez Rivas. ‘Onze resultaten zijn erg fundamenteel. We hopen vooral dat dit andere onderzoekers aanzet om nog betere resultaten te bereiken, bijvoorbeeld door de laserdrempel nog verder te verlagen en de hoeveelheid kleuren te vergroten.’