据 许文琪 报道，物理学组织网站 2017年7月29日讯，美国亚利桑那州立大学和清华大学研究人员，首次利用置于纳米臂腔上的单原子层，制备出可室温工作的纳米激光器。该器件有潜力用于单计算机芯片不同点之间发送信息。此外，该激光器也能以紧凑、集成的方式用于其他感应系统。
这是首次采用单层材料制备出可室温工作的纳米激光器。研究人员利用 0.7 纳米厚单层二碲化钼作为增益材料，以 300纳米宽、 200 纳米厚的硅纳米臂腔作为激光器谐振腔，不需要冷却即可产生激光。研究成果发表在《自然-纳米技术》杂志，题目为 “ 基于单层二碲化钼和硅纳米臂腔的室温连续模纳米激光 ”。
清华大学宁存政教授认为，新技术的关键是使用单层增益材料，有效放大光。此前，曾经开发出纳米激光器，但是它们都必须使用诸如液氮或液氦的冷冻剂冷却至低温。新的纳米激光器能够在77华氏度下工作，打开了很多可能性应用。
激光器需要两个关键结构：产生和放大光子的增益介质、限制或捕获光子的腔体。虽然这样的材料选择对于大型激光器是容易的，但是对于纳米激光器而言，它们在纳米尺度上变得更加困难。这些材料选择对于大型激光是非常容易的，但是对于纳米尺度的激光器而言是非常困难的。纳米激光器比人头发丝厚度的 1/100 还要小，未来，有望在计算机芯片和各种光检测、感应装置中发挥重要作用。
研究人员在世界上首次实现二维材料纳米激光的室温运转。 采用二维材料和硅波导实现室温工作。 二碲化钼的激子辐射波长在硅材料内几乎没有吸收， 因而利用硅可制作波导或者腔体。新技术需要制作尺寸精准的纳米悬臂结构，并在悬臂上刻蚀出大小不同的一维圆孔阵列， 并将单层二维材料精准地转移到纳米悬臂结构上， 这对纳米加工和纳米操作技术提出了巨大挑战。
单层二碲化钼中的激子比常规半导体中的激子高 100 倍，允许在室温下有效发光。在硅片上制作激光器已成为研究人员几十年的梦想。该技术最终将电子和光子放在同一个硅片上，大大简化了制造方法。
硅不能有效发光 ， 因此需要与其他发光材料相结合。目前，采用其他半导体，例如磷化铟、铟镓，其厚度为数百倍，与硅键合，实现激光输出。与硅结合的新单层材料，消除了与较厚的不同材料结合时遇到的挑战。 因为这种非硅材料只是单层厚的，具有良好的柔性、在应力下不易破裂等特点。 未来，该团队希望利用电压为激光器供电，使系统更加紧凑、易于使用，并适合计算机芯片使用。
纳米尺度上的激光器是未来芯片上光电集成的核心器件，对未来超级计算机和 “片上数据中心” 等信息科学技术至关重要。如能将纳米级器件做在硅基衬底上，将引领片上光互连的革命性发展，因而成为近几十年来国际学术界和科技产业界共同关注的焦点之一 。 纳米激光器研究对基础研究和实际应用都有重要意义。 首先，二维材料作为最薄的光学增益材料，已被证明可以支持低温下的激光运转，但是这种单层分子材料是否足以支持室温下的激光运转，在科技界尚存疑虑。室温运转是绝大部分激光实际应用的前提，因而新型激光的室温运转在半导体激光发展史上具有指标性意义。
