Ein neuartiger Laser verwendet winzige Molekülklumpen, um Licht zu erzeugen

Laser verwenden normalerweise Spiegel, um Laserlicht zu erzeugen, aber der neue Typ verwendet Klumpen sich bewegender Partikel. Das Ergebnis ist ein Laser, der besser programmierbar ist und schärfere visuelle Präsentationen erzeugen kann

von Carmela Badavich Callahan

Ein neuer Lasertyp verwendet kleine, sich bewegende Partikel, um Lichtstrahlen zu erzeugen. Der Laser ist besser programmierbar als Standardlaser und das Verfahren kann verwendet werden, um scharfe visuelle Anzeigen aus allen Winkeln zu erzeugen.

Herkömmliche Laser lassen Licht wiederholt zwischen zwei Spiegeln prallen, bis es hell und fokussiert ist. Riccardo Sapienza vom Imperial College London und seine Kollegen haben einen Laser gebaut, der Partikel verwendet, die sich selbst anordnen können, um einen ähnlichen Prozess durchzuführen.

Der neuartige Laser erfordert zunächst den Einsatz von grünem Licht herkömmlicher Laser. Die Forscher richteten dieses Licht in einen kleinen Glaskasten, der mit einer flüssigen Lösung gefüllt war, die Partikel aus Titanoxid und Siliziumoxid enthielt. Dadurch erhitzen sich die Siliziumoxidpartikel und die Titanoxidpartikel verklumpen.

Das grüne Licht wird dann zwischen den Molekülen im Cluster reflektiert – ähnlich wie Licht zwischen Spiegeln in herkömmlichen Lasern reflektiert wird – bis der Cluster selbst beginnt, einen Laserstrahl zu emittieren, jetzt in Rot.

Indem die Partikel mit grünem Licht in verschiedene Positionen gebracht werden, kann das Team die Eigenschaften des vom Laser emittierten Lichts programmieren, z. B. wo es im Gerät entsteht und wie rein seine Farbe ist. Im Vergleich dazu können herkömmliche Laser nach der Herstellung nicht modifiziert werden.

Der neue Laser ist der erste, der durch Bewegen seiner Komponenten programmiert werden kann, wodurch er mehrere Funktionen hat, sagt Diederik Wiersma von der Universität Florenz, Italien.

Eine Anwendung könnte in Displays wie digitalen Werbetafeln liegen, sagt Sapienza. Partikel können sich bewegen und an einer bestimmten Stelle innerhalb des Bildschirms sammeln und eine Farbe aussenden, die sehr rein und sowohl in sehr hellem als auch in sehr weichem Licht und von allen Sichtlinien aus sichtbar sein kann.

In Zukunft möchte er eine Möglichkeit entwickeln, wie sich Partikel autonom in der Lösung bewegen und Laserlicht aussenden können, sobald sie auf einen Schadstoff oder eine andere Umweltveränderung wie einen hohen Säuregehalt stoßen. Dieser Sensor, sagt er, ist ein bisschen wie ein “lebender Laser”, der seine Umgebung erkennt und seine Form ändert, damit er Signale senden kann, wenn er auf etwas Gefährliches trifft.