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Las primeras nanofibras láser abren el camino para textiles láser suaves y económicos
Hubo un tiempo, no hace mucho tiempo, en que los láseres eran dispositivos exóticos que vivían en laboratorios especializados y dependían de un equipo de expertos para mantenerlos en funcionamiento. Todo eso cambió cuando los físicos descubrieron cómo fabricar láseres de estado sólido utilizando las mismas técnicas que han hecho que los chips de silicio sean tan ubicuos y baratos. Hoy en día, si vive en el mundo occidental, probablemente no esté a más de 5 metros de un láser en este momento, tal vez en un reproductor de DVD, un puntero láser o una unidad de disco.
Pero a pesar de su ubicuidad, los láseres siguen siendo relativamente difíciles de fabricar y difíciles de incorporar en cualquier dispositivo que no sea de estado sólido, como chips de computadora. Los físicos han hecho algunos avances en el dopaje de las fibras ópticas para que produzcan láser.
Pero estas fibras son relativamente grandes en comparación con los componentes microelectrónicos como los transistores y rígidas en comparación con las fibras orgánicas como el algodón, por lo que tienen una utilidad limitada. Sería imposible tejer un suéter con fibras ópticas, por ejemplo.
Eso podría cambiar ahora gracias al trabajo de Andrea Camposeo en el Laboratorio Nacional de Nanotecnología del Istituto Nanoscienze-CNR en Italia y algunos amigos. Estos tipos han encontrado una manera de fabricar nanofibras orgánicas que emiten láseres en longitudes de onda visibles. La obra abre el camino a la fabricación de textiles láser, láminas enteras de material que emiten luz mediante el proceso de emisión estimulada.
Para fabricar estas nanofibras, Camposeo y compañía utilizan el sencillo proceso de electrohilado. Esto comienza con una solución de polímero orgánico, como PMMA o poliestireno, que recubre una superficie cónica conocida como hilera.
Cuando se coloca en un campo eléctrico, la carga se acumula en la punta del cono, lo que hace que el líquido se forme en una gota que luego se separa de la superficie, arrastrando una cadena de líquido con ella. A medida que el disolvente se evapora, las moléculas se polimerizan formando una nanofibra.
Ese es un proceso conocido y convencional. El truco que Camposeo y compañía han perfeccionado es agregar algunos tintes láser a la mezcla. Estas son moléculas orgánicas que pueden absorber luz en una longitud de onda y emitirla en una más alta. Entonces, cuando se baña en luz en la longitud de onda más baja, el medio emite rayos láser en la longitud de onda más alta.
Los resultados parecen impresionantes. Estos tipos tienen nanofibras individuales electrohiladas de PMMA mezcladas con tintes láser para producir fibras con diámetros que van desde unos pocos cientos de nanómetros hasta unas pocas micras.
Y cuando se bombardean con luz externa, estas fibras atrapan la luz dentro de ellas, lo que hace que toda la fibra se vuelva láser. La luz también puede pasar de una fibra a otra, donde se tocan.
Lo interesante de este enfoque es que las propiedades químicas de las fibras son fáciles de modificar. Camposeo y compañía dicen que es posible fabricar fibras que emitan láseres en una amplia gama de longitudes de onda. Estas nanoestructuras se pueden adaptar para emitir luz en todo el visible y en la región del infrarrojo cercano, dicen.
Existen numerosas aplicaciones para este tipo de fibras, que se pueden fabricar a temperatura ambiente a bajo costo. Camposeo y compañía dicen que las nanofibras individuales se pueden usar en una amplia gama de componentes fotónicos, a un costo que las hace más o menos desechables. También se pueden formar en una especie de estera para crear textiles que lase. Anticipamos que estas propiedades pueden hacer que las esteras de polímero electrohilado sean candidatos interesantes como fuentes emisoras de luz para la construcción de textiles activos y superficies inteligentes con gran área, para diversas aplicaciones técnicas, dicen.
Esa es una posibilidad interesante. Camposeo y compañía no entran en detalles sobre el tipo de cosas que podrían ser posibles con este tipo de componentes y textiles. Así que sugerencias en la sección de comentarios por favor.
Ref: arxiv.org/abs/1311.7598 : Nanofibras poliméricas como nuevas fuentes emisoras de luz y material láser