紧凑型芯片激光器已经征服了从紫外线到红外的大部分电磁光谱，这使得从数字通信和条形码阅读器到激光笔和打印机的科学技术成为可能。然而，光谱中仍然存在未被“驯服”的关键区域，即红外和微波之间的太赫兹带。工程师渴望找到一种现成的太赫兹辐射源，它可以穿透不透明的物体并检测其中的化学指纹。但是，现有的紧凑型太赫兹激光器只能在超低温下工作，这限制了它们在实验室环境中的应用。将太赫兹激光器放置在小型方形冷却器上，可以使新型便携式医疗诊断和爆炸物检测成为可能。现在，一项新研究使太赫兹激光器不再受温度影响。最近，研究人员在“自然光子学”（Nature-Photonics）杂志中报道。他们已经在工作温度为250K（约-23°C）的芯片上制造了米粒大小的太赫兹激光器，并配备了匹配的插入式冷却器。只有一个cookie的大小。 “这是一项伟大的成就。”意大利国家研究委员会纳米科学研究所的凝聚态物理学家Miriam Vitiello说。提高太赫兹激光器的工作温度一直是该行业的长期目标。这项新发明涵盖了从医学成像到机场的所有内容，爆炸性检测的许多应用成为可能。当电子落入半导体合金中的电子空位时，标准芯片激光器会产生光子。其中，电子空位的成分决定了半导体合金的颜色，例如氮化镓发出蓝光，而砷化镓发出红光。但是，没有半导体合金发射太赫兹范围内的光子。 1994年，美国贝尔实验室的研究人员发明了一种新的激光器，该激光器的半导体结构（不仅仅是其化学性质）决定了波长。这种类型的激光器称为量子级联激光器（QCL），它包含数百层厚度精确的半导体。注入其结构的电子沿数百个能级级联，每个能级释放一个光子。在最初的QCL中，这些光子仍处于红外范围内，但在2002年，意大利和英国的研究人员又走了一步，他们制造的QCL所发射的光子处于太赫兹范围内。但以上设备的工作温度为50K（-223.15℃）。去年，由苏黎世瑞士联邦技术学院物理学家杰罗姆·法斯特（JéromeFaist）领导的研究团队推出了太赫兹QCL，它由数百层砷化镓和砷化铝镓交替组成，工作温度为210K （-63.15°C）。但是，它仍然需要配备笨重且昂贵的低温冷却器。在更高的温度下，电子将立即跨越多层之间的势垒跳跃，而不是一步一步地穿过结构。麻省理工学院的研究小组证明，通过更精确地调整其分层结构（某些层仅7个原子厚），就可以使电子在足够高的温度下工作，这足以使用标准的紧凑型热电系统。 。更重要的是，这种策略可以使团队最终生产出室温太赫兹激光器。室温太赫兹辐射源可以与Vitiello和其他研究人员开发的室温太赫兹探测器配对使用。这种组合可以在无需进行活检的情况下区分诸如太赫兹成像仪之类的设备。还可以观察到皮肤癌和正常组织中是否存在爆炸物，非法药物，甚至隐藏在航空旅客和货物中的假药。 “很久以来我们一直期待着这一天。” Faist说。