Laser haben die Kommunikations- und Medizinindustrie revolutioniert. Sie bündeln Licht, um Tumore zu zerstören und senden digitale TV-Signale und Telefongespräche in die ganze Welt.
Die physikalische Länge eines gewöhnlichen Lasers darf jedoch nicht weniger als die Hälfte der Wellenlänge seines Lichts betragen, was seine Anwendung in vielen Industrien einschränkt. Jetzt kann der Spaser, eine neue Erfindung, die teilweise von der Universität Tel Aviv entwickelt wurde, so klein wie nötig sein, um die Nanotechnologien der Zukunft voranzutreiben.
Prof. David Bergman vom Institut für Physik und Astronomie der Universität Tel Aviv entwickelte und patentierte die Theorie hinter dem Spaser-Gerät im Jahr 2003 zusammen mit Prof. Mark Stockman von der Georgia State University in Atlanta. Es wird jetzt von Forschungsteams in den Vereinigten Staaten und auf der ganzen Welt zu einem praktischen Werkzeug entwickelt.
"Spaser" ist ein Akronym für "Surface Plasmon Amplification by Stimulated Emission of Radiation" - und ist trotz seiner mundfüllenden Definition das Schlagwort Nummer eins in der Nanotechnologie-Branche. Der Spaser wurde bei den letzten Treffen und Symposien auf der ganzen Welt vorgestellt, einschließlich der jüngsten Jahrestagung der European Optical Society.
Deine DNA aus der Nähe sehen
Spaser gelten als kritische Komponente für zukünftige Technologien auf Basis der Nanophotonik – Technologien, die zu radikalen Innovationen in Medizin und Wissenschaft führen könnten, wie beispielsweise ein Sensor und ein Mikroskop, das zehnmal leistungsfähiger ist als alles, was heute verwendet wird. Ein Spaser-basiertes Mikroskop könnte so empfindlich sein, dass es genetische Basenpaare in der DNA sehen könnte.
Es könnte auch zu Computern und Elektronik führen, die mit 100-mal höheren Geschwindigkeiten als heutige Geräte arbeiten und Licht anstelle von Elektronen verwenden, um zu kommunizieren und zu rechnen. Effizientere Sonnenkollektoren in erneuerbaren Energien sind eine weitere vorgeschlagene Anwendung.
„Es reimt sich auf Laser, aber unser Spaser ist anders“, sagt Prof. Bergman, der mit seinem amerikanischen Partner das Spaser-Patent besitzt. "Basierend auf reiner Physik ist es wie ein Laser, aber viel, viel, viel kleiner." Der Spaser verwendet Oberflächenplasmawellen, deren Wellenlänge viel kleiner sein kann als die des von ihm erzeugten Lichts. Aus diesem Grund kann ein Spaser weniger als 100 Nanometer oder ein Zehntel Mikrometer lang sein. Das ist viel weniger als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts, erklärt Prof. Bergman.
Die Begeisterung ankurbeln
Im nächsten Jahr erwartet das Forschungsteam, dass ihre Erfindung noch mehr Aufsehen erregt. Im Jahr 2009 gelang es einem Team der Norfolk State University, der Purdue University und der Cornell University, einen praktischen Prototyp zu erstellen.
Der Spaser wird die Möglichkeiten moderner Elektronik und optischer Geräte weit über die heutigen Computerchips und Speicher hinaus erweitern, glaubt Prof. Bergman. Die physikalischen Grenzen aktueller Materialien werden im Spaser überwunden, da er Plasmonen und keine Photonen verwendet. Mit der Entwicklung von Oberflächenplasmawellen - elektromagnetischen Wellen kombiniert mit einer Elektronenflüssigkeitswelle in einem Metall - werden zukünftige Nanogeräte photonische Schaltkreise auf der Oberfläche eines Metalls betreiben. Aber eine Quelle dieser Wellen wird benötigt. Hier kommt der Spaser ins Spiel.
Kleiner als die Wellenlänge des Lichts werden plasmonische Geräte in Nanogröße schnell und klein sein. Derzeit arbeitet das Forschungsteam an der Kommerzialisierung ihrer Erfindung, die ihrer Meinung nach einen Quantensprung in der Entwicklung von Geräten in Nanogröße darstellen könnte.
