Cientistas desenvolveram o pioneiro laser semicondutor orgânico que dispensa uma fonte de luz externa para operar, superando um desafio considerável. Este inovador laser orgânico, totalmente alimentado por eletricidade, apresenta dimensões mais reduzidas em comparação com suas versões anteriores e opera na faixa visível do espectro eletromagnético.
Os lasers operam por meio da reflexão da luz para frente e para trás dentro de uma cavidade óptica, composta por um meio de ganho posicionado entre dois espelhos. Enquanto a luz é refletida entre esses espelhos, o meio de ganho amplifica-a, estimulando a emissão de mais luz e originando um feixe coerente com uma faixa espectral muito estreita.
O primeiro laser orgânico, fabricado a partir de um material à base de carbono, foi desenvolvido em 1992. Contudo, dependia de uma fonte de luz separada para ativar seu meio de ganho, o que complicava o design e restringia suas aplicações.
Desde então, os pesquisadores têm buscado encontrar uma abordagem que permita a criação de um laser orgânico acionado exclusivamente por um campo elétrico.
Recorde mundial laser orgânico
Existem duas abordagens principais para projetar um laser orgânico acionado eletricamente. A primeira envolve a inserção de contatos elétricos no meio orgânico de ganho, por meio dos quais cargas elétricas são injetadas. No entanto, essa estratégia é complexa de implementar devido à absorção de luz pelas cargas injetadas ao longo do espectro de luminescência do material, através dos chamados estados tripletos. Além disso, os próprios contatos também absorvem luz.
Por essa razão, Yoshida optou por outra abordagem: a separação espacial das cargas, tripletos e contatos do meio de ganho do laser.
Essa decisão não foi simples, pois exigiu a criação de um diodo emissor de luz orgânico (OLED) azul pulsado com uma intensidade de saída de luz que deveria estabelecer um recorde mundial, permitindo assim acionar o meio de ganho e eliminando a necessidade de uma fonte adicional de luz.
“Para construir o dispositivo, inicialmente fabricamos o OLED e a cavidade do laser de forma independente, antes de transferir o OLED, que estava em um substrato com apenas alguns micrômetros de espessura, para a superfície do guia de ondas do laser,” explicou o professor Ifor Samuel. “A integração cuidadosa dessas duas seções foi crucial para permitir que o meio de ganho acessasse a intensa eletroluminescência gerada internamente no OLED.”
Para concluir o projeto, a equipe utilizou uma rede de difração no laser de filme fino para proporcionar uma retroalimentação distribuída da emissão de luz estimulada no plano do filme, ao mesmo tempo em que difratava um feixe de laser de saída da superfície.

Uma tecnologia que antes era considerada “lenta” está agora ganhando velocidade
Os dispositivos semicondutores orgânicos têm sido frequentemente rotulados como uma tecnologia “lenta”, devido à mobilidade das cargas em materiais orgânicos ser geralmente ordens de magnitude menor do que nos semicondutores cristalinos de silício ou III-V. No entanto, essa inovação pode começar a transformar essa percepção, abrindo caminho para uma ampliação no uso de lasers orgânicos.
Quanto às aplicações, os pesquisadores afirmam que os novos lasers semicondutores orgânicos totalmente elétricos podem ser facilmente incorporados em dispositivos médicos para uso em ambientes clínicos. Vários equipamentos de detecção e espectroscopia baseados em luz são utilizados para diagnóstico de doenças ou monitoramento de sintomas, destacando o potencial impacto desses avanços na área da saúde.
Com informações de Nature.
Achou útil essa informação? Compartilhe com seus amigos!
Deixe-nos a sua opinião aqui nos comentários.