Un nanolaser ha tutte le proprietà tipiche di un laser di dimensioni standard, il che significa che la luce viene amplificata attraverso l’emissione stimolata di radiazioni. La differenza principale con un nanolaser è la scala sia del meccanismo che del raggio di luce emesso. Il prefisso “nano” deriva da una parola greca che significa “nano”. Di conseguenza, un nanolaser è molto più piccolo di un laser standard, sia in termini di ingombro che di raggio emesso. In effetti, la maggior parte delle nanotecnologie sono spesso decine o centinaia di volte più piccole delle tecnologie tradizionali.
I nanolaser hanno la capacità di condensare o confinare il raggio di luce emesso oltre il limite di diffrazione della luce. Come concetto scientifico, il limite di diffrazione della luce si riferisce alla capacità di confinare la luce. Un tempo, gli scienziati credevano che la luce potesse essere confinata a un massimo della metà della sua lunghezza d’onda. Tali limiti sono stati considerati il limite di diffrazione della luce. A differenza dei laser tradizionali, tuttavia, i nanolaser sono in grado di confinare un raggio di luce fino a 100 volte più piccolo della metà della sua lunghezza d’onda.
I laser operano attraverso una complessa relazione tra luce visibile, fotoni e lunghezze d’onda. I risonatori ottici, i componenti utilizzati per gestire il feedback in un laser, sono necessari per creare l’oscillazione di fotoni necessaria affinché il laser emetta luce. Prima dello sviluppo delle tecnologie nanolaser, si pensava che la dimensione minima del risonatore fosse metà della lunghezza d’onda della luce laser. Utilizzando plasmoni di superficie anziché fotoni, gli sviluppatori sono stati in grado di ridurre le dimensioni del risonatore necessario per i nanolaser e creare così i laser più piccoli al mondo.
Il primo nanolaser funzionante è stato sviluppato nel 2003. Proposte e suggerimenti per le tecnologie nanolaser sono iniziate alla fine degli anni ‘1950, sebbene i laser plasmonici in miniatura iniziali si siano rivelati poco pratici. Dal 2003, numerosi progressi e perfezionamenti nella tecnologia dei nanolaser hanno portato a dimensioni sempre più ridotte. A partire dal 2011, il nanolaser più piccolo era noto come spaser, con il nome che è l’acronimo di “amplificazione plasmonica di superficie mediante emissione stimolata di radiazioni”.
Le applicazioni per questi piccoli laser includono computer, elettronica di consumo, applicazioni mediche e microscopi, solo per citarne alcuni. Gli spaser, ad esempio, hanno la capacità di essere abbastanza piccoli da poter essere inseriti all’interno di un chip di computer, consentendo l’elaborazione delle informazioni tramite la luce rispetto agli elettroni. Sono state sviluppate nanotecnologie simili che utilizzano laser a semiconduttore, noti collettivamente come microdispositivi biomedici. Questi dispositivi biomedici a nanolaser consentono agli scienziati di distinguere le cellule cancerose da cellule sane utilizzando la nanotecnologia.