Hace casi 100 años, Albert Einstein estableció los fundamentos para el desarrollo de los láseres. El primer láser fue construido por Theodore Maiman. Era de rubí y funcionó por primera vez el 16 de mayo de 1960. En la actualidad se usan en multitud de aplicaciones en numerosos ámbitos, aunque existía una limitación de la tecnología que se creía insuperable. Nadie ha sido capaz de crear láseres de luz blanca.

Investigadores de la Universidad del Estado de Arizona ha resuelto el problema probando que los semiconductores láser son capaces de emitir a través del espectro de color visible completo, necesario para producir la luz blanca.

Los investigadores han creado una fina capa de material semiconductor que mide aproximadamente una quinta parte del grosor de un cabello humano y un espesor que es aproximadamente una milésima del grosor de un cabello humano, con tres segmentos paralelos, soportando cada uno la acción del láser en uno de los tres colores elementales. El dispositivo es capaz de accionar el láser en cualquier color visible, pudiendo emitir luz completamente roja, verde, azul o de cualquier color intermedio. Cuando se recoge la totalidad de los tres segmentos, aparece el color blanco.

Este avance tecnológico pone a láseres un paso más cerca de ser una fuente de luz convencional, además de ser un potencial reemplazo o alternativa a diodos emisores de luz (LEDs). Los láseres son más brillantes, más eficientes energéticamente y pueden ofrecer colores más precisos y vivos en las pantallas que usamos todos de forma cotidiana, como las pantallas de ordenador, TV o smartphones. El grupo de investigadores ya ha demostrado que sus estructuras podrían cubrir hasta un 70% más colores que el estándar de la industria actual en pantallas.

Ning, responsable de la investigación:

"El concepto de láseres blancos parece contrario a lo que todo el mundo tiene en su cabeza como concepto de láser. Un láser convencional contiene exactamente un color, una longitud de onda específica del espectro electromagnético, en lugar de una amplia gama de diferentes longitudes de onda. La luz blanca se ve como una mezcla completa de todas las longitudes de onda del espectro visible"

En las luces LED actuales, la luz azul de un LED pasa a través un fosfato para convertir una porción de esa luz azul en verde, amarillo o rojo. Esa mezcla de colores es percibida por nuestros ojos como una luz blanca, por lo que puede ser usada para iluminación.

Sandia National Labs produjo una luz blanca a través de 4 láseres separados entre sí. Demostraron que el ojo humano es capaz de ver esa luz generada por diodos láser de la misma forma que la generada por diodos LED, inspirando a otros a investigar y avanzar en esta tecnología. El problema es que esa implementación de láser de luz blanca no se podía implementar en pantallas. Se necesitaba un semiconductor.

Representación del láser de luz blanca a través de los tres colores primarios.
Representación del láser de luz blanca a través de los tres colores primarios.
Los semiconductores son elementos que se comporta como un conductor o como un aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre. Son utilizados para los chips electrónicos que viven dentro de nuestros smartphones, ordenadores y weareables o para la generación de luz en los sistemas de telecomunicaciones. Tienen propiedades ópticas aptas para muchas aplicaciones y se utilizan para hacer los láseres y los LEDs debido a que pueden emitir luz de un color específico cuando se aplica un voltaje a los mismos. El material emisor de luz preferido para los semiconductores es nitruro de galio indio, aunque otros materiales tales como sulfuro de cadmio y seleniuro de cadmio también se utilizan para la emisión de colores visibles.

Fan, uno de los investigadores:

"Nuestro objetivo es lograr una única pieza semiconductora capaz de hacer trabajar al láser en los tres colores fundamentales. La pieza debe ser lo suficientemente pequeña para que las personas perciban un solo color mezclado, en lugar de tres colores individuales. Pero no fue fácil."

La mejor solución, según Ning, sería tener una única estructura de semiconductor que emita todos los colores necesarios. Él y sus estudiantes de postgrado adoptaron la nanotecnología para lograr su hito.

Si bien esta primera prueba conceptual es de suma importancia, siguen existiendo obstáculos importantes para hacer este tipo de láseres blancos aptos en la vida real. Uno de los próximos pasos es lograr que los láseres de luz blanca trabajen a través de la energía proporcionada por una batería. En la demostración, los investigadores tuvieron que utilizar una luz láser para bombear los electrones para que estos emitiesen luz. Es sólo la base de una tecnología increíblemente prometedora si se lograra llevar a cabo.