Un láser convencional es un resonador donde la luz rebota entre espejos y se amplifica. Pero los espejos pueden eliminarse y hacer que la luz circule dentro de una partícula diminuta, más pequeña que la propia longitud de onda. Así funcionan los nuevos láseres hechos de nanopartículas de fosfuro de indio colocadas sobre oro perfectamente liso.
Las partículas, de entre 115 y 480 nanómetros de largo —cientos de veces más finas que un cabello humano—, se depositaron sobre un sustrato de oro pulido hasta la suavidad atómica. Cuando se iluminan con pulsos cortos, en ellas se genera emisión láser: luz coherente que no se emite en una dirección aleatoria, sino a lo largo de la superficie dorada. El láser más pequeño del experimento emitió a una longitud de onda de 730 nanómetros. Es luz roja oscura, casi en el límite con el infrarrojo.
El truco principal es trabajar cerca de la resonancia de plasmón superficial. Así se denominan las oscilaciones colectivas de electrones en la interfaz entre un metal y un dieléctrico, que pueden comprimir la luz en volúmenes extremadamente pequeños. Antes se pensaba que cerca de la resonancia las pérdidas eran demasiado grandes, pero los autores demostraron que si se utiliza un material con ganancia muy alta —el mismo fosfuro de indio—, la emisión láser es posible. Además, cuanto más lejos está la longitud de onda de la resonancia, más estrecha es la línea de emisión y menor la energía umbral de bombeo. En partículas más grandes se lograron excitar modos de plasmón de segundo y tercer orden: la luz dentro de la partícula formaba no uno, sino dos o tres nodos de onda estacionaria.
Este enfoque amplía los límites de la miniaturización de los láseres. Podrían usarse para la transmisión de datos ultrarrápida dentro de los chips de computadora, para sensores ultrasensibles capaces de detectar moléculas individuales, o como códigos de barras ópticos para rastrear células en experimentos biológicos. Y todo ello en un dispositivo que no es más grueso que una telaraña.
El fosfuro de indio del que están hechas las nanopartículas es el mismo material utilizado en transistores de alta velocidad y láseres para comunicaciones por fibra óptica. Ahora también funciona a una escala comparable a la de los virus.