Cientistas criam um laser 3-D

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/12/2010

As moléculas helicoidais usadas para fazer o laser 3D são cristais líquidos colestéricos, parentes próximas das moléculas usadas nas telas de cristal líquido (LCD).
[Imagem: Humar/Musevic]

Cientistas da Eslovênia fabricaram o primeiro laser 3-D do mundo.

Na verdade, um microlaser, em forma de gota, no qual a luz laser brilha em todas as direções.

Laser 3-D na holografia

"Este é o primeiro laser 3-D prático já construído," afirma Igor Musevic, do Josef Stefan Institute. E ele e seu colega Matjac Humar garantem que fabricar outros não será difícil - eles poderão ser feitos aos milhões em poucos segundos.

O feito é promissor em termos de aplicações tecnológicas porque o laser 3-D é não apenas pequeno, como é também rápido, ajustável e barato de ser fabricado.

Os microlasers 3-D serão úteis em uma grande variedade de aplicações, mas os cientistas eslovenos vislumbram sobretudo sua aplicação em holografia, para a criação de imagens verdadeiramente tridimensionais.

Para isso, o laser 3-D seria incorporado no interior do objeto a ser imageado. A luz que vem diretamente da fonte cria padrões de interferência com a luz do ambiente. A imagem do objeto pode então ser reconstruída a partir desses padrões de interferência.

Laser líquido

A luz laser tridimensional é emitida por moléculas de corante alojadas dentro de gotas esféricas de moléculas helicoidais, por sua vez dispersas em uma solução líquida.

As moléculas helicoidais são cristais líquidos colestéricos, parentes próximas das moléculas usadas nas telas de cristal líquido (LCD).

As moléculas colestéricas não se misturam bem com o polímero líquido na qual estão imersas. Esta incompatibilidade cria uma situação curiosa: o índice de refração do cristal líquido colestérico varia em direção ao exterior da gota, que tem 15 micrômetros de diâmetro.

É como se as gotas fossem uma cebola, onde as camadas correspondessem a materiais com diferentes índices de refração.

A maioria dos lasers possui dois ingredientes fundamentais: um meio ativo, no qual a energia pode ser transformada em luz e amplificada, e um ambiente ressonante, no qual a luz coerente que está sendo gerada pode se acumular para formar um feixe, que emerge como luz laser.

No caso do laser de microgotas, o meio ativo consiste em todas as moléculas de corante fluorescente alojadas nos cristais líquidos. E a caixa de ressonância consiste não de uma cavidade espelhada longitudinal, como é tradicional nos demais lasers, mas da sequência aninhada de camadas com diferentes índices de refração.

Autofabricação

Outra grande vantagem desse laser líquido é que ele não precisa ser fabricado, no sentido usual que se dá ao termo. Ele se "autofabrica", a partir de reações químicas.

"Milhões de microlasers podem ser fabricados simplesmente misturando um cristal líquido, um corante emissor de laser e um fluido de suporte, o que permite usar os microlasers em equipamentos fotônicos maleáveis," dizem os pesquisadores.

E ele ainda é ajustável: ao variar o espaçamento das moléculas helicoidais - imagine esticar e encolher um parafuso - varia o comprimento de onda da luz que é emitida.

E não é preciso substituir as gotas para variar a cor do laser - suas propriedades ópticas podem ser alteradas modificando a temperatura ou mediante a aplicação de um campo elétrico sobre as gotas.

"Os cientistas vêm tentando fazer esses lasers com materiais em estado sólido, mas você pode imaginar o quanto é difícil construir centenas de camadas alternadas de material óptico, que devem ser muito uniformes," explica Musevic. "A beleza da nossa abordagem é que essa gota 3-D é automontada em uma fração de segundo."

Em 2009, outro grupo de cientistas construiu um laser capaz de emitir múltiplos feixes de luz simultaneamente, mas que não era verdadeiramente 3-D.

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