激光被用于从文娱咱们的猫到加密咱们的通讯的一切作业。不幸的是，激光或许是能量密集型的，许多激光是用砷和镓等有毒物质制成的。为了使激光更可继续，有必要发现新的资料和激光发射机制。
美国南加州大学维特比工程学院的安德里亚·阿玛尼教授和她的团队发现了一种新现象，并将其用于制作一种功率超越40%的激光器，几乎是其他相似激光器的10倍。激光自身是由硅晶圆上的玻璃环制成的，硅晶圆外表只需一层硅氧烷分子。因而，它进步了功耗，并且比曾经的激光器采用了更可继续的资料。
该研讨宣布在《天然光子学》上。
外表拉曼激光是根据拉曼效应的扩展，拉曼效应描绘了光与资料的相互作用怎么引起分子振荡，然后导致发光。这种激光器的一个共同之处在于，发射的波长不是由资料的电子跃迁决议的，而是由资料的振荡频率决议的。换句话说，发射出的激光能够终究靠改动入射光来轻松调理。在之前的作业中，研讨人员运用光纤和硅等“块状”资猜中的拉曼效应制作了拉曼激光器。
拉曼激光有着广泛的运用场景规模，包含军事通讯、显微术和成像技能，以及用于融化医治的医学范畴。融化医治是一种损坏肿瘤等反常安排的微创手术。
阿玛尼说:“咱们面对的应战是创造出一种激光，一切入射光都能转换成发射光。在一般的固态拉曼激光中，分子之间相互作用，下降了功能。为了战胜这样的一个问题，咱们应该开发一个削减这些交互的体系。”
假如传统的拉曼激光被认为是咱们许多人生长进程中运用的旧的低能量灯泡，那么这项新技能将发生与节能LED灯泡适当的激光，更低的能量输入得到更亮堂的成果。
阿玛尼的跨学科团队，包含化学家、资料科学家和电气工程师，很快意识到他们能够规划这种激光体系。结合外表化学和纳米制作，他们开发了一种在纳米设备上准确构成单分子层的办法。
“把分子幻想成一棵树。”阿玛尼说，“假如你把分子的底部固定在设备上，就像把根固定在外表相同，分子的运动就会受到束缚。它不能向任何方向振荡。咱们发现，经过束缚它的运动，实际上能大大的进步它的运动功率，因而，它能够像激光相同作业。”
这些分子附着在一个集成的光子玻璃环的外表，该环束缚了一个初始光源。环内的光激起外表受束缚的分子，这些分子随后宣布激光。有必要留意一下的是，即便资料更少，功率实际上进步了近10倍。外表束缚的分子使一种叫做外表受激拉曼的新进程成为或许，这种新的外表进程触发了激光功率的进步。
此外，就像传统的拉曼激光相同，只需改动环内的光波长，分子的发射波长就会改动。这种灵活性是拉曼激光在包含国防、确诊和通讯在内的很多范畴如此受欢迎的原因之一。
阿玛尼说，研讨小组经过运用玻璃环外表的羟基分子群，运用一种被称为硅烷化外表化学的进程，成功地将分子与玻璃环外表结合。这个反响构成了一个由准确定向的单个分子组成的单层。
这项研讨有或许大幅度的下降操作拉曼激光器所需的输入功率，并影响许多其他运用。阿玛尼说：“拉曼效应是20世纪初发现的一种根本的、取得诺贝尔奖的科学行为。”
