As plantas de lotus são valorizadas por sua beleza e têm uma propriedade de auto-limpeza notável. Em vez de se achatarem na superfície de uma folha de lotus, as gotículas de água formam esferas quase perfeitas e deslizam, levando o pó com elas. Este “efeito de lotus” é causado por saliências microscópicas na folha. Agora, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Tsukuba aproveitou um efeito de lotus artificial para criar gotículas líquidas que podem atuar como lasers, permanecendo estáveis por até um mês. Atualmente, os lasers “em gotículas” disponíveis não podem ser usados em condições ambientais, pois simplesmente evaporarão a menos que estejam enclausurados dentro de um recipiente.
Nesta nova pesquisa, um líquido iônico chamado 1-etil-3-metilimidazólio tetrafluoroborato (EMIBF4) foi misturado com um corante que permite que ele se torne um laser. Este líquido foi escolhido porque evapora muito lentamente e tem uma tensão superficial relativamente grande. Em seguida, um substrato de quartzo é revestido com nanopartículas de sílica fluorada para tornar a superfície repelente a líquidos. Quando o EMIBF4 é depositado nele a partir de uma pipeta, as pequenas gotículas permanecem quase completamente esféricas. Os pesquisadores mostraram que a gotícula poderia permanecer estável por pelo menos 30 dias.
“As propriedades morfológicas e ópticas desejadas da gotícula foram previstas por cálculos matemáticos para permanecerem mesmo quando expostas à convecção gasosa”, diz o autor, o professor Hiroshi Yamagishi.
A forma e a estabilidade contra a evaporação permitem que a gotícula mantenha uma ressonância óptica quando excitada com uma fonte de bomba laser. Soprando gás de nitrogênio, é possível deslocar as picos laser na faixa de 645 a 662 nm, deformando ligeiramente as formas de gotícula.
“Este é, a nosso conhecimento, o primeiro oscilador laser líquido que é reversivelmente sintonizável pela convecção de gás”, diz o professor Yamagishi.
A gotícula laser também pode ser usada como um sensor de umidade muito sensível ou detector de fluxo de ar. Em seguida, os pesquisadores empregaram um aparelho de impressão a jato comercial equipado com uma cabeça de impressora que poderia trabalhar com um líquido viscoso. As matrizes impressas de gotículas laser funcionaram sem a necessidade de tratamento adicional.
Os resultados desta pesquisa indicam que a produção é altamente escalável e fácil de realizar, de modo que possa ser aplicada facilmente na fabricação de dispositivos de sensor ou de comunicação óptica baratos. Esta pesquisa pode levar a novos detectores de fluxo de ar ou a comunicações de fibra óptica mais baratas.
O estudo foi publicado na revista Laser & Photonics Reviews.
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