Jak funguje bílý laser. Kredit: Arizona State University.

Už pěkných pár desetiletí jsme obklopeni lasery. Objevují se ve všech možných i skoro nemožných aplikacích. Jedna varianta laserů ale doposud zůstávala pro vývojáře nedosažitelná. Tak trochu překvapivě to byl laser, který by vyzařoval bílý paprsek. V minulosti se už objevily výtvory, které se blížily bílému laseru, zatím nikdy to ale nebylo úplně ono. Nedávno ale došlo k průlomu a badatelé Arizonské státní univerzity přišli s řešením, které jim umožnilo postavit bílý laser. Jejich úspěch zvěčnila publikace v časopisu Nature Nanotechnology.

Cun-Zheng Ning. Kredit: Arizona State University.

Šéf výzkumu Cun-Zheng Ning a jeho spolupracovníci vytvořili pro tento laser nový typ nanofólie (nanosheet), tenkou vrstvu polovodiče, která na délku měří jako jedna pětina průměru lidského vlasu, a její tloušťka činí tak asi tisícinu průměru lidského vlasu. Polovodičovou součást tvoří tři paralelní segmenty, z nichž každý odpovídá jedné základní barvě. Tento laser může vyzařovat paprsek v jakékoliv barvě viditelného světla, včetně vytouženého bílého světla.

Možnosti nového laseru. Kredit: ASU / Nature Nanotechnology.

Ning přiznává, že koncept bílého laseru vypadá na první pohled nesmyslně, protože paprsek typického laseru bývá jednobarevný a představu jednu konkrétní vlnovou délku elektromagnetického spektra. Klasické bílé světlo je naopak směs všech vlnových délek viditelného světla. Klíčovým krokem vývoje bílého laseru bylo vytvoření polovodičové součástky, která by jediná zvládala vyzařování laserového paprsku všech tří základní barev – modré, zelené a červené. Dotyčná součástka navíc musela být dostatečně malá, aby lidský zrak vnímal vyzařovaný paprsek jako bílý a ne jako modrozelenočervený. Ninga a spol. nakonec zachránily nanotechnologie, které jim umožnily vytvořit polovodičovou nanofólii ze slitiny ZnCdSSe, čili zinku, kadmia a selenu.

Arizona State University. Kredit: ASU.

K čemu by takový bílý laser mohl být? Lasery se díky překotnému technologickému pokroku postupně stávají mainstreamovým zdrojem světla a nahrazují v této roli diody emitující světlo, čili LEDky. Lasery poskytují jasnější světlo, živější barvy a také efektivněji hospodaří s energií. Ningova výzkumná skupina tvrdí, že její zařízení pokryje o 70 procent více barev, než soudobé standardní displeje.

Další velmi zajímavou aplikací bílých laserů by mohla být komunikace pomocí světla. V současnosti probíhá vývoj technologie Li-Fi, tedy bezdrátové komunikace založené na světle (light-based wireless communication). Pokud vývoj této technologie uspěje, mohla by porazit dnes převládající Wi-Fi, provozovanou na rádiových vlnách. Doposud vyvíjená Li-Fi je založená na LEDkách, a i tak by měla být více než 10krát rychlejší než běžná Wi-Fi komunikace. Kdyby se povedlo vytvořit Li-Fi s využitím bílého laseru, tak by výsledná komunikace mohla být 10krát až 100krát rychlejší, než Li-Fi s LEDkami. 


Literatura
Arizona State University 27. 7. 2015, Nature Nanotechnology online 27. 7. 2015