211service.com
Pierwsze nanowłókien laserowe otwierają drogę do tanich, miękkich tekstyliów laserowych
Był czas, nie tak dawno temu, kiedy lasery były egzotycznymi urządzeniami, które żyły w specjalistycznych laboratoriach i polegały na zespole ekspertów, którzy je podtrzymywali. Wszystko zmieniło się, gdy fizycy opracowali sposób wytwarzania laserów na ciele stałym przy użyciu tych samych technik, dzięki którym chipy krzemowe są tak wszechobecne i tanie. Dzisiaj, jeśli mieszkasz w świecie zachodnim, prawdopodobnie jesteś w tej chwili nie dalej niż 5 metrów od lasera, być może w odtwarzaczu DVD, wskaźniku laserowym lub napędzie dysków.
Ale pomimo ich wszechobecności, lasery są nadal stosunkowo trudne do wykonania i trudne do włączenia do czegokolwiek innego niż urządzenia półprzewodnikowe, takie jak chipy komputerowe. Fizycy poczynili pewne postępy w domieszkowaniu światłowodów tak, aby działały laserowo.
Włókna te są jednak stosunkowo duże w porównaniu z komponentami mikroelektronicznymi, takimi jak tranzystory, i sztywne w porównaniu z włóknami organicznymi, takimi jak bawełna, a zatem mają ograniczoną użyteczność. Nie dałoby się na przykład uszyć swetra z włókien światłowodowych.
Teraz może się to zmienić dzięki pracy Andrei Camposeo z Narodowego Laboratorium Nanotechnologii Istituto Nanoscienze-CNR we Włoszech i kilku kumpli. Ci faceci znaleźli sposób na wytwarzanie organicznych nanowłókien, które działają na widzialnych długościach fal. Praca otwiera drogę do produkcji tekstyliów laserowych, całych arkuszy materiału, które emitują światło w procesie emisji wymuszonej.
Aby wytworzyć te nanowłókien, Camposeo i spółka wykorzystują prosty proces elektroprzędzenia. Zaczyna się od roztworu polimeru organicznego, takiego jak PMMA lub polistyren, który pokrywa stożkową powierzchnię znaną jako dysza przędzalnicza.
Po umieszczeniu w polu elektrycznym ładunek gromadzi się na końcu stożka, powodując uformowanie się cieczy w kropelkę, która jest następnie odciągana od powierzchni, ciągnąc za sobą sznur płynu. Gdy rozpuszczalnik odparowuje, cząsteczki polimeryzują, tworząc nanowłókno.
To dobrze znany i konwencjonalny proces. Trik, który Camposeo i spółka udoskonalili, polega na dodaniu do mieszanki kilku barwników laserowych. Są to cząsteczki organiczne, które mogą absorbować światło o jednej długości fali i emitować je o wyższej. Kiedy więc kąpiemy się w świetle o niższej długości fali, ośrodek ma wyższą długość fali.
Wyniki wyglądają imponująco. Ci faceci mają elektroprzędzone pojedyncze nanowłókien PMMA zmieszane z barwnikami laserowymi, aby wyprodukować włókna o średnicach od kilkuset nanometrów do kilku mikronów.
A kiedy są bombardowane zewnętrznym światłem, włókna te zatrzymują światło w sobie, powodując, że całe włókno działa. Światło może również przechodzić z jednego włókna do drugiego, gdzie się styka.
Co ciekawe w tym podejściu, właściwości chemiczne włókien można łatwo modyfikować. Camposeo i spółka twierdzą, że możliwe jest wytwarzanie włókien, które działają w szerokim zakresie długości fal. Twierdzą, że te nanostruktury można dostosować tak, aby emitowały światło w całym obszarze widzialnym iw bliskiej podczerwieni.
Istnieje wiele zastosowań tego rodzaju włókien, które można wytwarzać w temperaturze pokojowej niewielkim kosztem. Camposeo i spółka twierdzą, że pojedyncze nanowłókna mogą być stosowane w szerokiej gamie komponentów fotonicznych po kosztach, które sprawiają, że są one mniej lub bardziej jednorazowe. Mogą również formować się w rodzaj maty, aby stworzyć tekstylia, które działają laserowo. Przewidujemy, że te właściwości mogą sprawić, że elektroprzędzone maty polimerowe mogą być interesującymi kandydatami na źródła emitujące światło do budowy aktywnych tekstyliów i inteligentnych powierzchni o dużej powierzchni, do różnych zastosowań technicznych.
To ciekawa możliwość. Camposeo i spółka nie wchodzą w szczegóły dotyczące tego, jakie rzeczy mogą stać się możliwe dzięki tego rodzaju komponentom i tekstyliom. Proszę więc o sugestie w sekcji komentarzy.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1311.7598 : Nanowłókna polimerowe jako nowe źródła emitujące światło i materiał laserowy