quinta-feira, 3 de maio de 2012

POST 1606: CRIADO UM LASER QUE EMITE VÁRIAS CORES

Cores dos lasers
Dos DVDs e Blu-rays às comunicações por fibras ópticas e às cirurgias, os lasers brilham nas mais diversas cores.
E a cor de um laser tem tudo a ver com a sua aplicação.

Ocorre que a cor de um laser é definida no seu processo de fabricação, porque ela depende das características eletrônicas do semicondutor utilizado.
Isso significa que, para cada cor, é necessário usar um conjunto diferente de materiais e montar esses materiais em uma estrutura bem definida.
Pelo menos era assim até agora.
A equipe do Dr. Arto Nurmikko, da Universidade de Brown, nos Estados Unidos, construiu um raio laser capaz de emitir diferentes cores de luz a partir do mesmo material.

Pontos quânticos coloidais
O material usado são nanoestruturas conhecidas como pontos quânticos coloidais, e a cor da luz emitida é definida não pela composição química, mas pelo tamanho das nanoestruturas.
A inovação é fruto da junção de uma série de outras tecnologias.
Já foram demonstradas diversas versões de lasers de pontos quânticos antes - os chamados lasers CQDs (colloidal quantum dots) - embora eles não sejam práticos, porque geram muitos elétrons em lugar de fótons, o que reduz muito sua eficiência.
O novo laser multicor é uma versão CQD de um outro laser, chamado VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser).
O material ativo é uma fina camada de CQDs, esferas nanométricas do semicondutor arseneto de cádmio.
Quando usados pontos quânticos coloidais de 4,2 nanômetros de diâmetro, o laser produz luz vermelha. A luz verde é produzida com nanopartículas de 3,2 nanômetros e a luz azul com 2,5 nanômetros.

Laser líquido
Os pontos quânticos são dispersos em uma solução. Uma gota dessa solução é colocada entre dois refletores de Bragg - um tipo especial de espelho - formando uma película com dimensões na faixa dos micrômetros.

Quando uma fonte de luz é disparada sobre o sanduíche, os fótons "bombeiam" os pontos quânticos para um estado de energia que dá origem aos excitons, pares elétron-lacuna que, ao decaírem, emitem um fóton.
Esse fóton fica refletindo repetidamente entre os dois espelhos, gerando novos fótons idênticos, produzindo a luz laser.
Para evitar a ineficiência do laser CQD, gerada pela produção excessiva de elétrons em vez de fótons, os pesquisadores usaram uma liga de zinco, cádmio e enxofre, o que reduziu a necessidade de energia em 1.000 vezes, gerando o primeiro laser CQD-VCSEL prático.
Além de produzir diversas cores a partir do mesmo material, o processo de deposição da camada ativa do laser, feita por um líquido, dá muita versatilidade ao projeto, permitindo a criação de lasers em superfícies de qualquer formato.

Bibliografia:
Red, green and blue lasing enabled by single-exciton gain in colloidal quantum dot films
Cuong Dang, Joonhee Lee, Craig Breen, Jonathan S. Steckel, Seth Coe-Sullivan, Arto Nurmikko
Nature Nanotechnology
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nnano.2012.61
 
 
FONTE: IT

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