اسپایر یا لیزر پلاسمونیک

اسپایر یا لیزر پلاسمونیک نوعی لیزر است که هدف آن محدود کردن نور در مقیاس طول موج بسیار کمتر از حد پراش نور ریلی ، با ذخیره بخشی از انرژی نور در نوسانات الکترون به نام پلاریتونهای پلاسمون سطحی است.  این پدیده اولین بار توسط برگمان و استاکمن در سال 2003 توصیف شد.  کلمه spaser مخفف کلمه "تقویت پلاسمون سطحی توسط تابش تحریک شده" است. اولین دستگاههای این چنینی در سال 2009 توسط سه گروه اعلام شد: یک ذره نانو با قطر 44 نانومتر با یک هسته طلایی احاطه شده توسط یک محیط افزایش سیلیس رنگی که توسط محققان دانشگاه های Purdue ، Norfolk State و Cornell ایجاد شده است ،  یک نانوسیم روی یک نقره صفحه نمایش توسط یک گروه برکلی ،  و یک لایه نیمه هادی 90 نانومتری احاطه شده توسط نقره ای که توسط گروه های دانشگاه صنعتی آیندهوون و دانشگاه ایالتی آریزونا به صورت الکتریکی پمپ می شود.   در حالی که تیم پوردو-نورفولک ایالت-کرنل حالت محدود پلاسمونیک را نشان داد ، تیم برکلی و تیم ایالت آیندهوون-آریزونا لیزینگ را در حالت به اصطلاح شکاف پلاسمونیک نشان دادند.

Spaser منبع پیشنهادی در مقیاس نانو از زمینه های نوری است که در تعدادی از آزمایشگاه های برجسته در سراسر جهان در حال بررسی است. Spasers می تواند طیف گسترده ای از برنامه ها را پیدا کند ، از جمله لیتوگرافی در مقیاس نانو ، ساخت مدارهای نانو فوتونیک سریع ، سنجش بیوشیمیایی تک مولکولی و میکروسکوپ.

از Nature Photonics:

اسپایزر همان نانوپلاسمونی لیزر است ، اما (در حالت ایده آل) فوتون ساطع نمی کند. این لیزر مشابه لیزر معمولی است ، اما در اسپایر ، فوتون ها با پلاسمون های سطحی و حفره تشدید با یک ذره نانو جایگزین می شوند ، که از حالت های پلاسمونی پشتیبانی می کند. به طور مشابه با لیزر ، منبع انرژی مکانیسم اسپایسینگ یک محیط فعال (گین) است که از خارج تحریک می شود. این قسمت تحریک ممکن است نوری باشد و با فرکانس عملکرد spaser ارتباطی نداشته باشد. به عنوان مثال ، دستگاه اسپایر می تواند در مادون قرمز نزدیک کار کند اما تحریک محیط افزایش را می توان با استفاده از یک نبض ماورا بنفش به دست آورد. دلیل اینکه پلاسمونهای سطح در دستگاه اسپایر می توانند به طور مشابه با فوتونهای لیزر کار کنند این است که خصوصیات فیزیکی مربوط به آنها یکسان است. اول ، پلاسمونهای سطحی بوزون هستند: آنها تحریکاتی بردار هستند و دارای اسپین 1 هستند ، درست مانند فوتون ها. دوم ، پلاسمونهای سطح تحریکات الکتریکی خنثی هستند. و سوم ، پلاسمون های سطحی جمعی ترین نوسانات مواد شناخته شده در طبیعت هستند ، که نشان می دهد هارمونیکی ترین آنها هستند (یعنی تعامل بسیار ضعیفی با یکدیگر دارند). به همین ترتیب ، پلاسمون های سطحی می توانند تحت تابش تحریک شده قرار بگیرند ، در تعداد زیادی جمع می شوند ، که بنیان فیزیکی لیزر و اسپایر است.

مطالعه مدل مکانیکی کوانتوم اسپایزر نشان می دهد که باید یک دستگاه اسپایز مشابه عملکرد با ترانزیستور MOSFET وجود داشته باشد ،  اما این هنوز به طور تجربی تأیید نشده است.