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domingo, abril 2, 2023

Ciencia: Elaboran láser líquido resistente al aire y sintonizable por el viento

El estudio se publica en la revista Laser & Photonics Reviews.

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Científicos de la Universidad de Tsukuba demostraron un método sencillo para producir microgotas de líquido iónico que funcionan como láseres flexibles, duraderos y sintonizables neumáticamente.

A diferencia de los “láseres de gotitas” existentes, que no pueden funcionar bajo la atmósfera, este nuevo avance podría hacer posible el uso de láseres en entornos cotidianos.

Las plantas de loto son muy apreciadas por su belleza y tienen una extraordinaria propiedad de autolimpieza. En lugar de aplanarse en la superficie de una hoja de loto, las gotas de agua forman esferas casi perfectas y ruedan arrastrando el polvo. Este “efecto loto” está causado por protuberancias microscópicas en la hoja.

El equipo al frente del nuevo estudio ha aprovechado el efecto loto artificial para crear gotas de líquido que pueden actuar como láseres y permanecer estables hasta un mes. Los “láseres de gotitas” disponibles en la actualidad no pueden utilizarse en condiciones ambientales, ya que simplemente se evaporan a menos que estén encerrados en un recipiente.

En esta nueva investigación, se mezcló un líquido iónico llamado tetrafluoroborato de 1-etil-3-metilimidazolio (EMIBF4) con un colorante que le permite convertirse en láser. Se eligió este líquido porque se evapora muy lentamente y tiene una tensión superficial relativamente grande. A continuación, se recubre un sustrato de cuarzo con diminutas nanopartículas de sílice fluorada para que la superficie repela los líquidos. Cuando el EMIBF4 se deposita sobre él desde una pipeta, las minúsculas gotitas permanecen casi completamente esféricas. Los investigadores demostraron que la gotita podía permanecer estable durante 30 días como mínimo.

“Mediante cálculos matemáticos se predijo que las propiedades morfológicas y ópticas deseadas de la gotita se mantendrían incluso expuestas a la convección de gases”, afirma en un comunicado el primer autor, el profesor Hiroshi Yamagishi.

La forma y la estabilidad frente a la evaporación permiten a la gotita mantener una resonancia óptica cuando se excita con una fuente de bombeo láser. El soplado de gas nitrógeno puede desplazar los picos del láser en el rango de 645 a 662 nm deformando ligeramente la forma de las gotas.

“Hasta donde sabemos, éste es el primer oscilador láser líquido que se puede sintonizar de forma reversible mediante las convecciones de gas”, afirma el profesor Yamagishi.

La gota láser también puede utilizarse como sensor de humedad muy sensible o detector de flujo de aire. A continuación, los investigadores emplearon un aparato comercial de impresión por chorro de tinta equipado con un cabezal de impresión capaz de trabajar con un líquido viscoso. Las matrices impresas de gotitas láser funcionaron sin necesidad de tratamiento posterior.

Los resultados de esta investigación indican que la producción es altamente escalable y fácil de realizar, por lo que puede aplicarse fácilmente a la fabricación de sensores o dispositivos de comunicación óptica de bajo coste. Esta investigación podría dar lugar a nuevos detectores de flujo de aire o a comunicaciones por fibra óptica menos costosas.

El estudio se publica en la revista Laser & Photonics Reviews.

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