Loại laser hoàn toàn mới với ánh sáng và sóng nước

Có một lĩnh vực mới ra đời trong công nghệ laser. Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Technion-Israel vừa phát triển kĩ thuật phát xạ laser qua tương tác của ánh sáng và sóng nước, kết hợp hai lĩnh vực trước đây vốn nghĩ chẳng liên quan gì nhau.

Thông thường, laser được tạo ra bằng cách kích thích các electron trong nguyên tử, sử dụng năng lượng từ một nguồn bên ngoài. Sự kích thích này làm cho các electron phát ra bức xạ dưới dạng ánh sáng laser. Đội Technion, đứng đầu bởi Tal Carmon, phát hiện thấy các dao động sóng trong một dụng cụ chất lỏng cũng có thể tạo ra bức xạ laser, theo nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature Photonics.

Khả năng này chưa từng được khảo sát trước đây, Carmon phát biểu với trang Phys.org, chủ yếu là do những khác biệt hết sức lớn về tần số giữa sóng nước trên bề mặt một chất lỏng và các dao động sóng ánh sáng. Sóng nước có tần số thấp, khoảng 1000 dao động mỗi giây, trong khi sóng ánh sáng có tần số cao hơn, khoảng 1014 dao động mỗi giây.

Các nhà nghiên cứu đã chế tạo một dụng cụ sử dụng một sợi quang để phân phối ánh sáng vào một giọt nhỏ octane và nước. Cách này bổ sung cho cho hiệu quả kết hợp kém giữa sóng ánh sáng và sóng nước, cho phép hai loại đi qua nhau xấp xỉ một triệu lần bên trong giọt chất lỏng. Năng lượng phát sinh bởi tương tác này rời khỏi giọt chất lỏng dưới dạng phát xạ laser.

Ảnh: Viện Công nghệ Technion-Israel

Sự tương tác này giữa ánh sáng và chất lỏng xảy ra ở cấp độ nhỏ hơn bề rộng của một sợi tóc. Ngoài ra, nước còn mềm hơn một triệu lần so với các vật liệu tiêu biểu dùng trong công nghệ laser hiện nay. Vì thế, các nhà nghiên cứu Technion cho biết sự biến dạng giọt gây ra bởi áp suất rất nhỏ này từ phía ánh sáng là lớn hơn một triệu lần so với cái đã nhìn thấy trong các dụng cụ quang cơ hiện nay, vì vậy công nghệ laser này sẽ dễ điều khiển hơn.

Vì chúng hoạt động ở một cấp độ nhỏ như thế và dễ điều khiển hơn, nên loại laser mới này có thể mở ra nhiều khả năng phong phú cho các bộ cảm biến nhỏ xíu sử dụng kết hợp sóng ánh sáng, sóng nước, và sóng âm. Chúng có thể được sử dụng trong các công nghệ nhỏ xíu kiểu “phòng thí nghiệm trên chip”, cho phép các nhà nghiên cứu nghiên cứu hiệu quả hơn các tế bào vi mô và thử các liệu pháp thuốc khác nhau có thể mang lại sự chăm sóc y tế tốt hơn. Thật vậy, những laser nhỏ xíu này có thể có những ứng dụng to lớn trong thế giới công nghệ.

Nguồn: Phys, Nature Photonics