În anul 2010 comunitatea ştiinţifică internaţională a sărbătorit jubileul unei invenţii epocale a civilizaţiei umane – 50 de ani de la elaborarea primului laser. Pentru acest succes excepţional, în anul 1964, profesorul american Theodore Maiman şi academicienii sovietici Nikolay Basov şi Alexandr Prokhorov au fost distinşi cu Premiul Nobel pentru fizică. Inventarea laserului cu cca 55 de ani în urmă a încununat efortul multor generaţii de cercetători de pe mapamond care, pas cu pas, au creat bazele conceptuale, teoretice şi tehnologice ale emisiei undelor de energie electromagnetică. Astăzi, laserul a devenit un atribut al existenţei noastre, fiind implementat în cele mai variate sfere – de la tehnica audio-video, păstrarea şi transmiterea informaţiei, până la diverse dispozitive utilizate în cercetare, medicină, industrie etc.
Cine ar fi crezut că în domeniul laserului, explorat de savanţi cu cea mai mare minuţiozitate pe parcursul multor decenii, pot fi propuse soluţii absolut noi, demne de cele mai înalte aprecieri la scară internaţională, poate chiar şi de Premiul Nobel?
Recent, profesorul Pallab Bhattacharya şi colegii săi de la Universitatea din Michigan, SUA, au informat comunitatea ştiinţifică internaţională despre elaborarea unei surse laser cu corp solid sau, cu alte cuvinte, a unei diode laser, a cărei funcţionare nu se bazează pe electroni, ci pe polaritoni supuşi condensării Bose-Einstein (polaritonii reprezintă excitaţii proprii ale mediului, numite în literatura de specialitate excitoni, cuplaţi cu fotonii). Interesant este că, fiind plasat în microcavitate, condensatul polaritonic emite lumină laser la temperatura de cameră în condiţiile unei simple excitări electrice a diodei. Şi mai fascinant este următorul aspect: dacă pentru funcţionarea laserului obişnuit majoritatea electronilor trebuie să se afle într-o stare energetică înaltă (cu inversia numerelor de ocupare), atunci laserul polaritonic poate funcţiona şi fără satisfacerea acestei condiţii. Printre principalele avantaje ale laserului polaritonic se poate menţiona faptul că densitatea curentului de prag, necesară pentru excitarea diodei, este extrem de mică. În plus, în comparaţie cu laserele obişnuite, emisia laserului polaritonic poate fi modulată la frecvenţe mult mai mari (cu alte cuvinte, acest laser se porneşte şi se opreşte mult mai repede).
Important este şi faptul că primul laser polaritonic cu excitare electrică a fost elaborat în bază de nitrură de galiu (GaN), un compus chimic care, anul curent, a adus cercetătorilor japonezi Shuji Nakamura, Isamu Akasaki şi Hiroshi Amano Premiul Nobel pentru fizică, în semn de recompensă pentru inventarea, cu peste 20 de ani în urmă, a diodelor cu emisie de lumină albastră, care ulterior au permis elaborarea unor surse puternice şi economice de lumină albă. În acest context, menţionăm că laserul polaritonic, în baza diodei din GaN, propus de profesorul american Bhattacharya (Physical Review Letters, 112, 236802, 2014), demonstrează că nitrura de galiu ascunde încă multe miracole care, cu siguranţă, vor sta la baza elaborării unor noi dispozitive optoelectronice şi fotonice în anii ce urmează.
Pentru savanţii din Republica Moldova inventarea laserului polaritonic are o semnificaţie aparte. Bazele conceptuale teoretice, care au adus la acest salt ştiinţific şi tehnologic, au fost elaborate cu mulţi ani în urmă, prima dezvăluire teoretică a fenomenului de condensare Bose-Einstein a excitonilor şi biexcitonilor în corpuri solide fiind propusă de academicianul Sveatoslav Moscalenco (С. А. Москаленко, Физика Твердого Тела, 4, 276, 1962), unul dintre puţinii cercetători moldoveni distinşi cu Premiul de Stat al fostei U.R.S.S. în domeniul ştiinţei şi tehnicii. Ne bucură faptul că fenomenul, prezis de savantul nostru cu peste 50 de ani în urmă, nu numai că a fost confirmat experimental, dar actualmente conduce şi la inventarea unor noi lasere, mult mai eficiente şi mai economice decât cele existente.
Mai multe detalii despre laserul polaritonic, elaborat de profesorul Pallab Bhattacharya, pot fi accesate la http://www.nature.com/nphoton/journal/v8/n8/fig_tab/nphoton.2014.176_F1.html
Acad. Ion Tighineanu, prim-vicepreşedinte al Academiei de Ştiinţe a Moldovei |
