Az izzóknak, a LED-eknek és a CFL-eknek hamarosan fel kell állniuk, mert egy új világítási technológia van a városban – a fehér lézer. Az Arizonai Állami Egyetem (ASU) tudóscsoportja nanotechnológiát alkalmazva egy testre szabott félvezető anyag létrehozására olyan lézert fejlesztett ki, amely a LED-eknél fényesebb és hatékonyabb fehér fényt képes előállítani.

A lézerek ironikus technológia. Az 1960-ban feltalált lézert úgy üdvözölték, mint egy problémát kereső megoldást, amelynek csak két nyilvánvaló alkalmazási területe volt – a halálsugárzás és a világítás. Ma a lézerek a DVD-lejátszóktól az internetig mindent működtetnek, míg a halálsugarak még csak most jönnek be, és a világítás, amely szintén új a színen, nagyrészt a fényszórókra korlátozódik. Ez utóbbiak, az Audi lézeres fényszórói esetében, nem fehér lézereket használnak, mint olyanokat, hanem lencsés kék lézereket kombinálnak LED-ekkel.

A lézerek első pillantásra nagyszerű ötletnek tűnnek a világításhoz. Intenzíven fényesek, hatékonyak, és olyan sugarat képesek alkotni, amely több millió mérföldet képes megtenni, és csak néhány méterre terjed ki. Van azonban egy probléma – a lézerek nem tudnak fehér fényt generálni.

2011-ben a Sandia Nemzeti Laboratórium fehér fényt állított elő négy nagy lézer egyetlen sugárban való egyesítésével, de ez csak a koncepció demonstrációja volt, nem pedig gyakorlati rendszer.

ASU/Nature Nanotechnology

Az áttörést az ASU Ira A. Fulton Schools of Engineering, ahol a tudósok olyan félvezető lézerrel álltak elő, amely a teljes látható színspektrumban képes működni. Normális esetben a félvezetők csak egyetlen hullámhosszú fényt termelnek, de az ASU csapata kifejlesztett egy nanoméretű félvezető lapot, amely a ZnCdSSe négyes ötvözetén alapul, amely három szegmensre formálódik. Ezek vörös, zöld és kék lézert generálnak, amelyek kombinálva tiszta fehér fényt hoznak létre.

A csapat ezt úgy érte el, hogy beállította az anyag rácsmintázatát, így a “rácsállandó” vagy az atomok közötti távolság a mintázatban úgy van beállítva, hogy a kívánt területet állítsa elő. A csapat tagja, Zhicheng Liu szerint a trükkös rész az volt, hogy a félvezető kristályok elég jó minőségűek legyenek, a rácsok pedig egyenletesek az adott területen. Az anyag kék fényűvé tétele volt a legnehezebb kihívás, amelyet úgy sikerült leküzdeni, hogy nanotechnológiával először létrehozták a kívánt rácsot, majd a megfelelő ötvözet-összetételre késztették. Az eredmény egyetlen anyag lett, három különböző ráccsal és összetétellel.

Az ASU csapata számos alkalmazási lehetőséget lát a fehér lézer számára, amint az a gyakorlatban is alkalmazhatóvá válik. A legkézenfekvőbb a világításban. Az új lézer nemcsak fehér fényt képes előállítani, hanem a teljes spektrumban teljesen hangolható – így bármilyen kívánt színt képes sugározni -, valamint fényesebb és hatékonyabb, mint a LED-ek. Egy másik alkalmazási terület a televíziók és a számítógépes monitorok. A kutatók szerint a lézer 70 százalékkal nagyobb színskálával rendelkezik, amely pontosabb és élénkebb. Emellett a Wi-Fi (vagy Li-Fi) fényalapú változatához is felhasználható lenne. Egy ilyen rendszer tízszer gyorsabb lenne, mint a Wi-Fi, és tízszer-százszor gyorsabb, mint a kísérleti LED-rendszerek.”

A fehér lézer jelenleg a koncepció igazolásának formájában van, és számos akadályt kell leküzdeni, mielőtt a technológia a gyakorlatban is alkalmazhatóvá válik. A csapat szerint a legnagyobb ezek közül az, hogy akkumulátorral működjön. Jelenlegi formájában az anyag egy külön lézerrel működik, amely elektronokat pumpál a félvezetőbe.

A csapat eredményeit a Nature Nanotechnology című folyóiratban publikálták.