Trabajando con físicos de la Universidad de Roma, un equipo dirigido por el profesor Cordt Zollfrank de la Universidad Técnica de Munich TUM construyó el primer láser aleatorio controlable basado en papel de celulosa en Straubing. El equipo mostró cómo las estructuras naturales pueden seradaptado para aplicaciones técnicas. Por lo tanto, los materiales ya no necesitan ser equipados artificialmente con estructuras desordenadas, sino que se utilizan de forma natural.
La síntesis de materiales inspirada en la biología es un área de investigación en la Cátedra de Polímeros Biogénicos de TUM en el Centro de Ciencias Straubing. Utiliza modelos de la naturaleza y materiales biogénicos para desarrollar nuevos materiales y tecnologías. El último número de la publicación "AvanzadoMateriales ópticos "presenta un estudio básico realizado por un equipo conjunto de Straubing y Roma que logró" utilizar una estructura biológica como plantilla para un láser aleatorio técnico ", según el científico Dr. Daniel Van Opdenbosch.
Dos componentes son necesarios para un láser: en primer lugar, un medio que amplifica la luz. Y en segundo lugar, una estructura que retiene la luz en el medio. Un láser clásico utiliza espejos para ordenar y hacer brillar la luz en una sola dirección en un objetivo, de manera uniforme. Esto también tiene lugar de manera uniforme en la estructura microscópica de un láser aleatorio, pero en diferentes direcciones. Aunque el desarrollo del láser aleatorio todavía está en su infancia, en el futuro podría resultar en una producción de menor costo.porque los láseres aleatorios tienen la ventaja de que son independientes de la dirección y funcionan con múltiples colores, solo por nombrar algunos beneficios.
La estructura desordenada desvía la luz en todas las direcciones
"El requisito previo para un láser aleatorio es un grado definido de caos estructural en el interior", explicó Van Opdenbosch. Por lo tanto, la luz en un láser aleatorio se dispersa en todo tipo de ángulos a lo largo de caminos aleatorios, que están determinados por una estructura irregularen el interior del medio. El equipo dirigido por el Profesor Zollfrank de la Cátedra de Polímeros Biogénicos en Straubing usó papel de filtro de laboratorio convencional como plantilla estructural ". Debido a sus largas fibras y la estructura estable resultante, consideramos que es adecuado paraeste propósito ", dijo Van Opdenbosch.
En el laboratorio, el papel se impregnó con tetraetil ortotitanato, un compuesto organometálico. Cuando se seca y la celulosa se quema a 500 grados Celsius, deja como residuo el dióxido de titanio cerámico, la misma sustancia que generalmente se usa en el bloqueador solar.para proporcionar protección contra el sol. "Este efecto en el protector solar se basa en el fuerte efecto de dispersión de la luz del dióxido de titanio", dijo Van Opdenbosch, "que también utilizamos para nuestro láser aleatorio". Y "nuestro láser es 'aleatorio' porque la luz queestá disperso en diferentes direcciones debido a que la estructura biogénica del papel de filtro de laboratorio también puede dispersarse en la dirección opuesta ", agregó, explicando el principio.
El láser aleatorio no es tan aleatorio después de todo
Sin embargo, las ondas de luz aún pueden controlarse a pesar de su naturaleza aleatoria, como descubrió el equipo dirigido por Claudio Conti, del Instituto de Sistemas Complejos de Roma, con quien colaboraron Daniel Van Opdenbosch y Cordt Zollfrank. Con la ayuda de un espectrómetro,pudieron diferenciar las diversas longitudes de onda láser generadas en el material y localizarlas por separado.
Van Opdenbosch describió el procedimiento: "La configuración de la prueba utilizada para mapear las muestras consistía en un láser verde cuya energía se podía ajustar, lentes de microscopio y una mesa móvil que permitía pasar la muestra. De esa manera, nuestros colegas estabancapaz de determinar que a diferentes niveles de energía, diferentes áreas del material irradian diferentes ondas láser ". A la luz de este análisis, es posible configurar el láser de muchas maneras y determinar la dirección e intensidad de su radiación".
Este conocimiento pone al alcance posibles aplicaciones prácticas. "Tales materiales podrían, por ejemplo, ser útiles como microinterruptores o detectores de cambios estructurales", dijo Van Opdenbosch.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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