Кто хотя бы примерно представляет себе, как работает лазер, понимает, что без использования специального вещества внутри данного устройства (вещества, с помощью которого проводиться так называемая "накачка") его создание просто невозможно. Такими веществами могут стать только те, что позволяют создать "инверсию населенностей" (в двух словах это понятие можно расшифровать как "расположение на верхних электронных уровнях большего числа электронов, чем на нижних"). Кремний до сих пор считался веществом, для которого такая "инверсия", а значит и использование его в качестве основы для лазера невозможны.

Нанотехнологии позволили не искать подходящие современным технологиям вещества, а модифицировать уже существующие, таким образом, чтобы они могло использоваться для "накачки". Команда из Brown University во главе с Джимми Ксу модифицировала кристаллическую решетку кремния, в результате чего был получен первый в мире кремниевый лазер прямой накачки (где кремний использовался в качестве "основного" вещества). Именно кремний был выбран в качестве объекта экспериментов не случайно. Как известно, кремний на данный момент является основным материалом для изготовления всей электроники. Новая кристаллическая структура с электронными свойствами кремния и возможностью построения лазеров могла бы далеко продвинуть технологии оптической связи и не только их.