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Nanopartículas como fuentes láser compactas

Los puntos cuánticos (QD) son nanocristales de materiales semiconductores tan diminutos que se consideran adimensionales. Unos científicos han analizado su crecimiento y su integración en nuevos láseres como alternativa a los dispositivos de estado sólido convencionales.

Tecnologías industriales

Los QD tienen tamaños que van de 2 a 10 nm (10-50 átomos) y presentan efectos cuánticos vinculados al tamaño, como los niveles de energía cuantizados. La manipulación de estos efectos ha abierto la puerta a aplicaciones en computación cuántica, captación de imágenes médicas, dispositivos fotovoltaicos y detectores. Los nanocristales pueden generar colores distintos según el tamaño de las partículas. Los colores, que representan energías distintas, se pueden aprovechar en fuentes de láser como alternativa a dispositivos de estado sólido caros complejos y complicados. Un grupo de científicos decidió desarrollar materiales y dispositivos nuevos, así como diseñar sistemas relacionados con los dispositivos láser compactos a base de QD con el apoyo de la Unión Europea para el proyecto QDLASER. El proyecto se centró en el crecimiento epitaxial de estructuras láser basadas en QD y las pruebas y mediciones asociadas para materiales y dispositivos. Los investigadores se centraron en materiales de QD que funcionaban en el intervalo espectral de 1,0 a 1,6 micras para obtener fuentes de láser de pulsos ultracortos (reducidos hasta los 100 femtosegundos). Con este fin, utilizaron el sistema de materiales arseniuro de indio/fosfuro de indio, que emite en longitudes de onda próximas a 1,5 micras. Los QD se sintetizaron principalmente mediante autoensamblaje, utilizando el método de crecimiento de Stranski-Krastanov. Después de la caracterización, los científicos evaluaron las propiedades de los QD ensamblados como medio de ganancia. Los materiales de los QD se implantaron en dispositivos láser (láseres monomodo de cresta estrecha y láseres de cavidad cristalina fotónica) en los cuales se demostró la presencia de emisión láser en modo continuo. Los científicos desarrollaron regímenes de crecimiento a medida para el autoensamblaje de los QD y también realizaron un primer experimento de un nuevo enfoque para la síntesis de QD (el crecimiento selectivo en áreas seleccionadas mediante litografía con copolímeros dibloque). Actualmente, el equipo del proyecto está en camino de lograr hacer funcionar un láser de femtosegundos con emisión en una longitud de onda de 1,5 micras, lo cual se espera lograr en un futuro próximo. La tecnología podría mejorar el rendimiento de distintos dispositivos en aplicaciones que incluyen las telecomunicaciones, la captación de imágenes médicas y la metrología.

Palabras clave

Puntos cuánticos, dispositivos láser, crecimiento epitaxial, autoensamblaje, crecimiento selectivo en áreas específicas

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