Żarówki żarowe, diody LED i świetlówki CFL wkrótce będą musiały się wyprostować, ponieważ w mieście pojawiła się nowa technologia oświetleniowa – białe lasery. Wykorzystując nanotechnologię do stworzenia materiału półprzewodnikowego na zamówienie, zespół naukowców z Arizona State University (ASU) opracował laser, który może wytwarzać białe światło, które jest jaśniejsze i bardziej wydajne niż diody LED.

Lasery to ironiczna technologia. Wynaleziony w 1960 roku, laser został okrzyknięty rozwiązaniem w poszukiwaniu problemu z tylko dwoma oczywistymi obszarami zastosowań – promienie śmierci i oświetlenie. Dzisiaj, lasery uruchomić wszystko, od odtwarzaczy DVD do Internetu, podczas gdy promienie śmierci są dopiero wchodzi na linii i oświetlenie, które jest również nowy na scenie, jest w dużej mierze ograniczona do reflektorów. Te ostatnie, w przypadku reflektorów laserowych Audi, nie używają białych laserów jako takich, zamiast tego łącząc soczewkowane niebieskie lasery z diodami LED.

Na pierwszy rzut oka, lasery wydają się świetnym pomysłem na oświetlenie. Są intensywnie jasne, wydajne i mogą tworzyć wiązkę, która może podróżować przez miliony mil i rozproszyć się tylko na kilka metrów. Jest jednak pewien problem – lasery nie mogą generować białego światła.

W 2011 roku Sandia National Laboratory wytworzyło białe światło poprzez połączenie czterech dużych laserów w jedną wiązkę, ale był to tylko dowód koncepcji, a nie praktyczny system.

ASU/Nature Nanotechnology

Przełom nastąpił w ASU’s Ira A. Fulton Schools of Engineering, gdzie naukowcy wymyślili laser półprzewodnikowy, który może działać w całym widzialnym spektrum kolorów. Normalnie, półprzewodniki wytwarzają tylko jedną długość fali światła, ale zespół ASU opracował arkusz nanoskopowego półprzewodnika opartego na czwartorzędowym stopie ZnCdSSe, który jest uformowany w trzy segmenty. Te generują czerwone, zielone i niebieskie lasery, które łączą się, aby stworzyć czyste białe światło.

Zespół osiągnął to poprzez dostosowanie wzoru sieci materiału, więc „stała sieciowa” lub odległość między atomami we wzorze jest ustawiona do produkcji pożądanego obszaru. Według członka zespołu Zhicheng Liu, trudnym zadaniem było upewnienie się, że kryształy półprzewodników były wystarczająco wysokiej jakości, a sieci jednorodne na danym obszarze. Najtrudniejszym wyzwaniem było nadanie materiałowi niebieskiego połysku, które udało się pokonać dzięki zastosowaniu nanotechnologii do stworzenia pożądanej siatki, a następnie nadaniu jej odpowiedniego składu stopu. Rezultatem był jeden materiał z trzema różnymi siatkami i kompozycjami.

Zespół ASU widzi kilka zastosowań dla białego lasera, gdy stanie się on praktyczny. Najbardziej oczywiste jest zastosowanie w oświetleniu. Nowy laser może nie tylko generować białe światło, ale jest również całkowicie przestrajalny w całym spektrum – pozwalając mu promieniować na dowolny kolor – i jest jaśniejszy i bardziej wydajny niż diody LED. Innym zastosowaniem jest zastosowanie w telewizorach i monitorach komputerowych. Według naukowców, laser ma o 70 procent większy zakres kolorów, które są bardziej dokładne i żywe. Ponadto, mógłby on zostać wykorzystany do stworzenia świetlnej wersji Wi-Fi (lub Li-Fi). Taki system byłby dziesięć razy szybciej niż Wi-Fi i dziesięć do 100 razy szybciej niż eksperymentalne systemy LED.

Biały laser jest obecnie w proof of concept formie i kilka przeszkód muszą być pokonane przed technologia jest praktyczne. Według zespołu, największą z nich jest uruchomienie go z baterii. W swojej obecnej formie, materiał działa z oddzielnego lasera, który pompuje elektrony do półprzewodnika.

Wyniki zespołu zostały opublikowane w Nature Nanotechnology.

.