只有50到150纳米厚，激光的厚度大约是人类头发厚度的1/1000。在这样的尺寸下，激光可以在活体组织内适应并发挥作用，有可能感知疾病生物标记物，或者治疗癫痫等大脑深层神经系统疾病。
由西北大学和哥伦比亚大学的研究人员开发的纳米激光显示了在活体组织成像的特殊前景。它不仅主要由玻璃制成，本质上是生物相容性的，激光还可以用较长波长的光激发，并以较短波长发射。
“生物成像需要更长波长的光，因为它们能比可见波长的光子更深入地穿透组织，”西北大学的泰瑞奥多姆说，他是这项研究的共同负责人。但是，在同样深的区域，短波长的光通常是可取的。我们设计了一种光学清洁系统，能够有效地将可见激光传输到可到达较长波长的穿透深度。”
纳米激光还可以在极为狭窄的空间中工作，包括用于超高速和低功率电子的量子电路和微处理器。
虽然许多应用需要越来越小的激光器，但研究人员不断遇到同样的障碍：纳米激光器往往比宏观激光器效率低得多。而这些激光器通常需要较短的波长，如紫外光来驱动它们。
机械工程副教授舒克说：“这很糟糕，因为人们想使用小型激光器的非常规环境极易受到紫外线和低效操作产生的多余热量的损害。”
奥多姆、舒克和他们的团队能够实现一个纳米激光平台，通过光子上转换来解决这些问题。在上转换过程中，低能光子被吸收并转换成具有更高能量的单光子。在这个项目中，研究小组从低能“生物友好型”红外光子开始，并将其上转换为可见激光束。由此产生的激光可以在低功率下工作，并且垂直方向比光的波长小得多。
“我们的纳米激光是透明的，但当用我们眼睛看不见的光进行光抽运时，可以产生可见的光子，”西北大学温伯格艺术与科学学院的化学教授查尔斯E.奥多姆和艾玛H.莫里森说。这种连续波、低功耗的特性将开辟许多新的应用领域，特别是在生物成像领域。”
舒克说：“令人兴奋的是，我们的微型激光器的工作功率比任何现有激光器的观测功率都小几个数量级。
这项研究是由美国国家科学基金会资助的“超低阈值，从亚波长等离子体中连续产生的连续波激光激射”。奥多姆是西北大学国际纳米技术研究所、生命过程化学研究所和罗伯特·H·鲁里综合癌症中心的成员。
