Los científicos de MIPT y sus colegas han desarrollado un novedoso láser compacto y potente a base de cerámica: se utilizará como un bisturí láser mínimamente traumático y económico para operaciones quirúrgicas, y también para cortar y grabar materiales compuestos. Los resultados deestudio ha sido publicado en Cartas ópticas .
Hoy en día, los láseres se usan en todas partes: en dispositivos electrónicos de consumo, en medicina, metalurgia, metrología, meteorología y muchas otras áreas. Los rayos láser se producen debido al efecto de la emisión estimulada en un medio activo, que podría ser un gas, líquido, cristal o vidrio. La longitud de onda de un láser y la eficiencia de convertir la energía en radiación dependen de los parámetros del medio activo.
Ivan Obronov, investigador del MIPT, y sus colegas del Instituto de Física Aplicada del RAS y la empresa IRE-Polus utilizaron una cerámica obtenida de compuestos de elementos de tierras raras: óxido de lutecio con iones de tulio añadidos Tm3 +:Lu2O3. Fueron los iones de tulio los que permitieron que la cerámica generara radiación láser.
"Las cerámicas son un tipo de medio prometedor para los láseres porque se producen sinterizando polvos en una masa policristalina. Son más baratos y fáciles de fabricar que los cristales individuales, lo cual es extremadamente importante para la adopción en masa. Además, es fácil dealterar la composición química de la cerámica, que a su vez altera las propiedades del láser ", explica Obronov.
El láser que han desarrollado convierte la energía en radiación con una eficiencia de más del 50%, mientras que otros tipos de láser de estado sólido tienen una eficiencia promedio de aproximadamente el 20% y genera radiación infrarroja con una longitud de onda de aproximadamente 2 micras 1966y 2064 nanómetros. La longitud de onda es lo que hace que este láser sea tan útil para fines médicos.
"La radiación de los láseres infrarrojos más comunes, con una longitud de onda de aproximadamente 1 micra, tiene muy poca absorción y penetra profundamente en el tejido biológico, lo que causa coagulación y grandes áreas de tejido" muerto ". Un bisturí quirúrgico necesita" operar "a una profundidad muy específica, por eso se utilizan láseres de 2 micras, ya que no dañan el tejido subyacente ", dice Obronov.
Según él, los médicos generalmente usan láseres de holmio con bombillas de 2 micras, pero estos dispositivos son muy caros, relativamente voluminosos y poco confiables.
"Los láseres de cerámica tienen una ventaja competitiva significativa; son más baratos de fabricar, más simples y más confiables, y aproximadamente cuatro veces más compactos que los láseres de holmio. Serán ideales para uso quirúrgico", dice Obronov.
Otra aplicación potencial de los láseres de cerámica es la industria de los compuestos. Los láseres de 1 micra ampliamente utilizados son buenos para cortar metal, pero los polímeros son prácticamente transparentes para ellos. Un láser de cerámica de 2 micras, por otro lado, puede cortar y grabar eficazmenteplásticos, como materiales compuestos.
"Los compuestos se utilizan cada vez más para producir equipos tecnológicos como los aviones. El ala del nuevo avión ruso MS-21 está hecho casi en su totalidad de compuestos. Un láser de cerámica también podría ser una herramienta útil para las industrias de producción", concluye Obronov.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Física y Tecnología de Moscú . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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