Cercetătorii au creat un nou tip de laser lichid

Cercetătorii de la Centrul de Cercetare Tsukuba pentru Știința Materialelor Energetice din cadrul Universității din Tsukuba, din Japonia, au demonstrat o metodă simplă de a produce micropicături de lichid ionic care funcționează ca un laser lichid de lungă durată reglabil pneumatic.

Spre deosebire de „laserele cu picături” existente, care au nevoie de condiții speciale, această nouă tehnologie poate permite realizarea de lasere care să poată fi utilizate în condiții obișnuite.

• Telescopul Webb a ajutat astronomii să găsească Trei Monștri Roșii în Universul îndepărtat
• Noi cercetări contestă rolul materiei întunecate în formarea galaxiilor

Plantele de lotus sunt apreciate pentru frumusețea lor și au o proprietate remarcabilă de auto-curățare. În loc să se aplatizeze pe suprafața unei frunze de lotus, picăturile de apă vor forma sfere aproape perfecte și se vor rostogoli, luând praful cu ele. Acest „efect de lotus” este datorat unor umflături microscopice ale frunzei, explică Phys.org.

Cum au reușit oamenii de știință să creeze un laser lichid?

Acum, o echipă de cercetători de la Universitatea din Tsukuba a profitat de un efect de lotus artificial pentru a crea picături care pot acționa ca niște lasere, rămânând în același timp stabile timp de până la o lună. Un „laser lichid” disponibil în prezent nu poate fi utilizat în condiții ambientale, deoarece picăturile pur și simplu s-ar evapora dacă nu ar fi închise într-un container.

În această nouă cercetare, un lichid ionic numit tetrafluoroborat de 1-etil-3-metilimidazolium (EMIBF4) a fost amestecat cu un colorant care îi permite să devină laser. Acest lichid a fost ales deoarece se evaporă foarte lent și are o tensiune superficială relativ mare.

Picături care își păstrează proprietățile

Apoi, un substrat de cuarț este acoperit cu nanoparticule minuscule de silice fluorurate pentru a face suprafața să respingă lichidele. Atunci când EMIBF4 este depus pe acest substrat, picăturile mici rămân aproape complet sferice. Cercetătorii au arătat că picătura ar putea rămâne stabilă timp de cel puțin 30 de zile.

„Calculele matematice au prezis că proprietățile morfologice și optice dorite ale picăturii se vor păstra chiar și atunci când picăturile sunt expuse la convecția gazului”, spune profesorul Hiroshi Yamagishi.

Forma și stabilitatea împotriva evaporării îi permit picăturii să mențină o rezonanță optică atunci când este excitată cu o sursă de pompare laser. Gazul azot poate modifica vârfurile laserului în intervalul de la 645 la 662 nm prin deformarea ușoară a picăturilor.

La ce poate fi folosită invenția?

„Acesta este, după cunoștințele noastre, primul oscilator laser lichid care este reglabil reversibil prin convecțiile gazului”, spune profesorul Yamagishi.

Laserul poate fi folosit și ca senzor de umiditate foarte sensibil sau detector de flux de aer. Cercetătorii au folosit apoi un aparat comercial de imprimare cu jet de cerneală echipat cu un cap de imprimantă care ar putea funcționa cu un lichid vâscos. Matricele imprimate de picături laser au funcționat fără a fi nevoie de tratament suplimentar.

Rezultatele acestei cercetări indică faptul că producția este foarte scalabilă și ușor de realizat, astfel încât să poată fi aplicată cu ușurință pentru a produce senzori sau dispozitive optice de comunicație ieftine. Această cercetare poate duce la noi detectoare de flux de aer sau la comunicații cu fibră optică mai puțin costisitoare.

Studiul este publicat în revista Laser & Photonics Reviews.

Vă recomandăm să citiți și:

Ce au fost laserele verzi observate pe cerul deasupra Hawaii? Nu au fost cauzate de NASA

Un laser lansat pe coridorul unei universități a doborât un record uimitor

Un sit uriaș al civilizației maya, scos la iveală cu ajutorul laserelor în nordul Guatemalei

Descoperire fascinantă în domeniul fuziunii, posibilă cu laserul gigantic din „Star Trek”