Laser líquido sobrevive no ambiente e é ajustável pelo vento

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/02/2023

O laser líquido é gerado por uma gotícula quase perfeitamente esférica, graças à superfície inspirado no efeito lótus.
[Imagem: Hiroshi Yamagishi et al. - 10.1002/lpor.202200874]

Laser de gota

Físicos japoneses desenvolveram um método simples para produzir microgotículas de líquido iônico que funcionam como emissores de luz laser que são flexíveis, duradouros e sintonizáveis pneumaticamente.

Ao contrário dos "lasers de gotículas" existentes - ou lasers líquidos -, que não conseguem funcionar na atmosfera aberta, este novo desenvolvimento pode permitir lasers que podem ser usados em ambientes cotidianos.

Para entender o funcionamento desse laser de estado líquido, lembre-se das folhas de lótus e várias outras plantas, que possuem uma notável propriedade de autolimpeza: Em vez de se achatar na superfície da folha, as gotas de água formam esferas quase perfeitas que, ao rolarem, levam a poeira com elas. Este "efeito lótus" é causado por protuberâncias microscópicas na folha.

Hiroshi Yamagishi e seus colegas da Universidade de Tsukuba tiraram proveito de um efeito de lótus artificial para criar gotículas líquidas quase esfericamente perfeitas, o que permite que elas funcionem como lasers porque as superfícies externas da gota funcionam como os espelhos de um laser, onde a luz fica indo e voltando até ganhar energia suficiente para vencer o espelhamento e sair como laser.

Mas também foi necessário escolher um líquido com as propriedades adequadas: Elevada tensão superficial e evaporação muito lenta. Yamagishi encontrou ambas em uma substância conhecida como EMIBF4 (tetrafluoroborato de 1-etil-3-metilimidazólio), à qual foi acrescentado um corante para que a luz fique refletindo-se entre as superfícies externas da gota.

Além de o material formar uma gota praticamente esférica sobre a superfície com o efeito lótus, o que é necessário para uma boa eficiência da emissão laser, o laser de gotícula ficou estável em condições ambiente por no mínimo 30 dias - em comparação, os lasers líquidos já demonstrados não podem ser usados em condições ambientais porque simplesmente evaporam.

Laser impresso por jato de tinta

A fabricação do laser de gota também é muito simples. Escolhido o material mais adequado, a equipe fez uma adaptação na cabeça de impressão de uma impressora a jato de tinta, que deposita com precisão o líquido viscoso. As matrizes impressas de gotículas de laser funcionaram sem a necessidade de tratamento adicional.

E, depois de prontas, ainda é possível controlar a cor da luz emitida, cujo comprimento de onda varia de 645 a 662 nanômetros quando um suave sopro com o gás nitrogênio deforma ligeiramente a gota.

"As propriedades morfológicas e ópticas desejadas da gota são previstas por cálculos matemáticos para permanecerem mesmo quando expostas à convecção do gás," disse Yamagishi. "Este é, até onde sabemos, o primeiro oscilador de laser líquido que é reversivelmente ajustável pelas convecções do gás."

Além dos usos científicos, a equipe garante que seus lasers de gotículas poderão ser usados para criar detectores de fluxo de ar ou comunicações de fibra óptica mais baratas.

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