Forskere ved DTU – Danmarks Tekniske Universitet – har udviklet en nanolaser, der potentielt kan få stor betydning for fremtidens mikrochips og digitale systemer.
Ifølge forskergruppen kan teknologien på sigt bidrage til at reducere energiforbruget i computere og datacentre betragteligt.
Resultaterne er offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Science Advances.
Nanolaseren er udviklet som et skridt mod fotonisk chipkommunikation, hvor data transmitteres med lys i stedet for elektriske signaler.
I dag foregår datatransmission over lange afstande via optiske fibre, men internt på mikrochips anvendes fortsat elektriske forbindelser.
Elektriske signaler medfører modstand og varmeudvikling, hvilket både begrænser hastigheden og øger energiforbruget.
Ved at integrere lyskilder direkte på mikrochippen kan data i princippet overføres hurtigere og med mindre energitab.
Ifølge professor Jesper Mørk fra DTU kan teknologien på længere sigt reducere energiforbruget i computere med op mod 50 procent, hvis den implementeres bredt.
Ny type nanokavitet
Den udviklede nanolaser er konstrueret i en tynd halvledermembran og baseret på en såkaldt nanokavitet – en struktur, der koncentrerer lys og elektroner i et meget lille volumen.
Formålet er at opnå effektiv laservirkning i ekstremt lille skala.
Hidtil har der været en nedre grænse for, hvor små lasere kan fremstilles, uden at effektiviteten falder væsentligt.
Ifølge forskerne overskrider den nye konstruktion denne grænse ved at kombinere avanceret materialedesign med præcis nanofabrikation.
Når strukturen belyses, samles både elektroner og lys i et mikroskopisk område, hvilket muliggør laserdannelse ved stuetemperatur og med lav energitilførsel.
Laseren er foreløbigt optisk pumpet, hvilket betyder, at den drives af en ekstern lyskilde.
Udviklingsarbejdet er udført i DTU’s renrumsfaciliteter, DTU Nanolab, hvor fremstilling af komponenter i nanoskala foregår under kontrollerede forhold.
Den lysfangende struktur, som nanolaseren bygger på, blev oprindeligt designet af en forskergruppe fra DTU Construct.
Mulige anvendelser
Ud over anvendelser inden for informationsteknologi peger forskerne på potentiale inden for sensorteknologi og medicinsk udstyr.
Den høje lyskoncentration i nanokaviteten kan anvendes til udvikling af kompakte og følsomme optiske sensorer, eksempelvis til biologiske målinger.
Inden for datacentre kan en overgang til lysbaseret intern chipkommunikation bidrage til at reducere det samlede energiforbrug.
Datacentre udgør i dag en stigende andel af det globale elforbrug, og energieffektivisering er et centralt fokusområde internationalt.
Forskergruppen vurderer, at de væsentligste tekniske barrierer kan overvindes inden for en periode på fem til ti år, afhængigt af den videre udvikling og integration med eksisterende chipteknologier.
AI-driver energibehov – udviklingen er “en nødvendighed”
I indledningen af artiklen i Science Advances fremgår det, at udbredelsen af “AI” (dvs. LLM- og GPT-modeller) fører til større energitab ved traditionelle chips.
Derfor er det “en nødvendighed” at finde en måde at effektivisere datatransmissionen, fastslår forskerne.
Den holdning, at såkaldt “AI” er en uafvendelig nødvendighed og at vores samfund både skal indrettes til massiv implementering af det, møder man ofte i videnskabelige kredse.
Tanken om, at det, vi kalder AI, i virkeligheden ikke er kunstig intelligens, vinder stadig større indpas i vores samfund – og den er ikke ukontroversiel.
Der var fx stor debat i løbet af 2025 om, hvorvidt vi reelt finder os i en “AI”-boble, som nærmer sig bristepunktet.
Der er både usikkerhed om den økonomiske rentabilitet og om selve teknologiens kvalitet.
MIT konkluderede fx sidste år, at 95% af alle “AI”-implementeringer ikke øgede lønsomheden ved 300 firmaer, som forskere havde analyseret.
Dog er det naturligvis ikke sådan, at DTU-forskernes nye nano-laser kun kan understøtte “AI”-processer – den har potentiale til at forbedre de fleste computeres ydeevne og forventes som sagt at kunne effektivisere store dele af den digitalisering, som allerede eksisterer i vores samfund.
Om “AI”-boblen vitterlig brister eller ej, repræsenterer nano-laseren et væsentligt videnskabeligt fremskridt.
