Áp dụng công nghệ Nanosheet
Năm 2009, được sự tài trợ kinh phí từ Văn phòng Nghiên cứu Quân đội Mỹ, nhóm nghiên cứu gồm Giáo sư Cun-Zheng Ning, Tiến sĩ Fan Fan, Sunay Turkdogan, Zhicheng Liu và David, Shelhammer đã bắt đầu nghiên cứu dự án này. Đầu tiên họ phát triển các vật liệu nano dựa trên công nghệ Nanosheet để điều chỉnh màu sắc của tia laser từ màu đỏ sang màu xanh lá cây trên một chất liệu nền duy nhất có độ dài khoảng 1cm. Sau đó, họ nhận ra rằng có thể tách được tia laser trắng bằng một dây bán dẫn nano.
 |
|
3 lớp bán dẫn tái tạo tia laser màu trắng. |
Để tạo ra một lớp bán dẫn siêu mỏng có kích thước chỉ bằng 1/5 và độ dày bằng 1/1.000 sợi tóc, Giáo sư Cun-Zheng Ning đã cùng các đồng nghiệp sử dụng công nghệ Nanosheet. Theo đó, các nhà khoa học đã tạo ra một thiết bị gồm 3 phần đặt song song với nhau và sẽ phát ra các loại tia laser với 3 màu sắc cơ bản khác nhau là đỏ, xanh lá cây và xanh dương.
Khi 3 màu này kết hợp với nhau sẽ tạo ra được tia laser có bất cứ màu sắc nào mà mắt thường có thể cảm nhận được, trong đó có cả tia laser màu trắng đơn sắc.
“Ánh sáng trắng thường được xem như là một sự tổng hợp đầy đủ tất cả các bước sóng của quang phổ mà chúng ta có thể nhìn thấy được”, và “Khái niệm về tia laser trắng lần đầu tiên có thể phản trực giác bởi vì ánh sáng của một tia laser điển hình chỉ chứa duy nhất một màu sắc, một bước sóng cụ thể của quang phổ điện từ, chứ không phải là hàng loạt các bước sóng khác nhau”, Giáo sư Cun-Zheng Ning cho biết. Nghiên cứu này không chỉ mở ra bước đột phá trong công nghệ laser mà còn giúp 2 nhà khoa học là Zhicheng liu và Sunay Turkdogan hoàn thành xuất sắc luận án tiến sĩ của mình.
Cuộc cách mạng laser
Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng công nghệ Nanosheet đã mang lại bước đột phá trong việc áp dụng những ứng dụng hoàn toàn mới trong cuộc cách mạng laser. Các nhà nghiên cứu cho biết thêm, tia laser trắng có thể trở thành một thiết bị đạt chuẩn cao cấp hơn thay thế cho thế hệ bóng đèn led (diode phát quang). Ngoài hiệu quả mang lại trong việc tiết kiệm năng lượng, laser trắng còn được sử dụng như một nguồn ánh sáng chủ đạo có khả năng cung cấp màu sắc trung thực và sống động nhất cho các loại màn hình máy tính, điện thoại, tivi hiện nay.
Ngoài ra, nhóm của Giáo sư Ning còn cho biết thêm, nhờ khả năng chiếu sáng cao hơn, nên tia laser trắng có thể tái tạo được bất kỳ màu sắc nào chúng ta mong muốn. Qua đó, ứng dụng laser trắng sẽ tạo ra thế hệ màn hình có nhiều màu sắc hơn 70% so với tiêu chuẩn trong ngành sản xuất màn hình led hiện nay.
Hơn nữa, ứng dụng đột phá của tia laser trắng trong tương lai là việc mở đường cho Li-Li (Light base Wi-Fi: công nghệ sóng wi-fi truyền tín hiệu bằng tia laser), được dùng để phát triển công nghệ sử dụng tia laser để thay thế sóng wi-fi và tốc độ truyền tín hiệu cao hơn gấp 10 lần so với wi-fi.
Theo Tiến sĩ Fan Fan, hiện các nhà nghiên cứu đang tiếp tục cải tiến công nghệ để tạo ra 1 lớp bóng bán dẫn có thể cùng lúc phát ra 3 tia laser có 3 màu khác biệt là xanh lá cây, xanh dương và đỏ. Ông Fan chia sẻ thêm rằng, phải mất 2 năm nữa nhóm nghiên cứu của ông mới có thể chế tạo ra được lớp bán dẫn Nanosheet phát ra tia laser có màu xanh dương.
Với tốc độ truyền tín hiệu nhanh hơn 10 lần so với sóng wi-fi, thì Li-Li cũng được dự đoán rằng có thể có được tốc độ nhanh hơn đèn led khoảng từ 10-100 lần và hiện các nhà nghiên cứu đang tiếp tục phát triển thiết bị này. Hy vọng trong tương lai gần những chiếc đèn laser sẽ thay thế những bộ phát sóng wi-fi hiện nay, đồng thời mở ra cánh cửa mới trong ngành công nghiệp sản xuất màn hình máy tính, ti vi hay điện thoại thông minh...