Žárovky, LED a CFL se možná budou muset brzy uskromnit, protože ve městě se objevila nová technologie osvětlení – bílé lasery. Tým vědců z Arizonské státní univerzity (ASU) pomocí nanotechnologie vytvořil polovodičový materiál na míru a vyvinul laser, který dokáže produkovat bílé světlo, jež je jasnější a účinnější než LED diody.

Lasery jsou ironickou technologií. Laser, který byl vynalezen v roce 1960, byl oslavován jako řešení hledající problém s pouze dvěma zřejmými oblastmi použití – paprsky smrti a osvětlení. Dnes lasery pohánějí vše od DVD přehrávačů po internet, zatímco paprsky smrti teprve přicházejí na řadu a osvětlení, které je na scéně také novinkou, se z velké části omezuje na světlomety. Ty v případě laserových světlometů Audi nepoužívají bílé lasery jako takové, ale kombinují čočkovité modré lasery s LED diodami.

Na první pohled se lasery jeví jako skvělý nápad pro osvětlení. Jsou intenzivně jasné, účinné a dokážou vytvořit paprsek, který může urazit miliony kilometrů a přitom se šíří jen několik metrů. Je tu však problém – lasery nemohou generovat bílé světlo.

V roce 2011 vyrobila Sandia National Laboratory bílé světlo spojením čtyř velkých laserů do jednoho paprsku, ale jednalo se pouze o demonstraci konceptu, nikoli o praktický systém.

ASU/Nature Nanotechnology

Přelomový objev přinesl Ira A. z ASU. Fulton Schools of Engineering, kde vědci přišli s polovodičovým laserem, který může pracovat v celém viditelném barevném spektru. Běžně polovodiče produkují pouze jednu vlnovou délku světla, ale tým ASU vyvinul list polovodiče v nanorozměrech založený na kvartérní slitině ZnCdSSe, která je tvořena třemi segmenty. Ty generují červený, zelený a modrý laser, které dohromady vytvářejí čisté bílé světlo.

Tým toho dosáhl úpravou mřížkového vzoru materiálu, takže „mřížková konstanta“ neboli vzdálenost mezi atomy ve vzoru je nastavena tak, aby vytvářela požadovanou oblast. Podle člena týmu Zhichenga Liua bylo složité zajistit, aby polovodičové krystaly byly dostatečně kvalitní a mřížky rovnoměrné na dané ploše. Nejobtížnějším úkolem bylo dosáhnout toho, aby materiál zářil modře, což se podařilo překonat tak, že se nejprve pomocí nanotechnologie vytvořila požadovaná mřížka a poté se jí napovědělo správné složení slitiny. Výsledkem byl jediný materiál se třemi různými mřížkami a složením.

Tým ASU vidí pro bílý laser několik aplikací, jakmile se stane praktickým. Nejzřetelnější je v oblasti osvětlení. Nový laser dokáže nejen generovat bílé světlo, ale je také zcela laditelný v celém spektru – což mu umožňuje vyzařovat jakoukoli požadovanou barvu – a je jasnější a účinnější než LED diody. Další využití je v televizorech a počítačových monitorech. Podle výzkumníků má laser o 70 % větší barevný rozsah, který je přesnější a živější. Kromě toho by mohl být použit pro světelnou verzi Wi-Fi (neboli Li-Fi). Takový systém by byl desetkrát rychlejší než Wi-Fi a desetkrát až stokrát rychlejší než experimentální LED systémy.

Bílý laser je v současné době ve fázi ověřování konceptu a je třeba překonat několik překážek, než bude technologie použitelná v praxi. Podle týmu je největší z nich zajištění provozu na baterie. V současné podobě materiál funguje na samostatný laser, který pumpuje elektrony do polovodiče.

Výsledky týmu byly publikovány v časopise Nature Nanotechnology.

.