Materiais Avançados

Laser de borracha emite luz quando esticado

Cristais líquidos poliméricos criam laser de borracha
Um elastômero de cristal líquido é usado como um laser de borracha ajustável mecanicamente - esticando a borracha.[Imagem: Kent State University]

Cristais líquidos de polímeros

Polímeros com características de cristal líquido, ou elastômeros líquido-cristalinos - são materiais conhecidos há pouco tempo.

Esses cristais líquidos poliméricos são muito promissores porque potencialmente podem fazer coisas fascinantes, especialmente no campo da óptica, da fotônica, das telecomunicações e até da Medicina.

Uma dessas possibilidades - a emissão de laser simplesmente esticando uma borracha - foi agora demonstrada na prática por Andrii Varanytsia e seus colegas da Universidade Kent (EUA) e do Instituto de Tecnologia de Quioto (Japão).

Laser de borracha

O laser de borracha emite luz de alta precisão sem precisar de espelhos para amplificação da luz - tudo o que é necessário fazer é esticar o elastômero líquido-cristalino.

Os lasers normalmente são gerados em cavidades, tipicamente formadas por espelhos fixos. A luz que ficando saltando repetidamente entre esses espelhos tem uma frequência específica, como o tom de uma corda de violão. O material emissor de luz dentro da cavidade amplifica essa onda de luz, que finalmente sai com propriedades muito puras - essa é a luz laser.

O cristal líquido polimérico, por sua vez, age como meio ativo de emissão da luz e também como uma espécie de "cavidade distribuída", com a luz sendo emitida pelas suas bordas.

Cristais líquidos poliméricos criam laser de borracha
Os elastômeros líquido-cristalinos são sólidos maleáveis complexos, que mudam de forma quando se altera a ordem dos seus materiais constituintes. [Imagem: Andrii Varanytsia et al. - 10.1038/srep17739]

Aplicações dos elastômeros líquido-cristalinos

Uma dentre as muitas vantagens dos elastômeros líquido-cristalinos é que eles são sólidos maleáveis complexos, podendo mudar de forma quando se altera a ordem dos seus materiais constituintes - por exemplo, por ação da temperatura, da aplicação de um campo elétrico ou pela adição de impurezas, o que permite criar cristais líquidos funcionalizados, isto é, adaptados para determinadas funções.

Como são altamente responsivos - basta esticá-los ou pressioná-los para obter esses comportamentos - esses materiais são ideais para aplicações como músculos artificiais, vasos sanguíneos artificiais, atuadores, sensores, motores de plástico e sistemas de distribuição de medicamentos no corpo humano.

"Em princípio, [os cristais líquidos elastômeros] podem ser colocados em um sapato, para medir a tensão de cisalhamento do pé [de um paciente], e podem ser interrogados por uma fibra óptica; um pulso de luz pode ser enviado pela fibra, e a cor da luz de retorno do laser traria informações sobre a tensão," explica o professor Peter Palffy-Muhoray, cuja equipe trabalha há anos no desenvolvimento de cristais complexos.

"Da mesma forma, equipamentos remotos podem ser monitorados - medindo estresse, tensão, temperatura e presença de produtos químicos - por fibras ópticas, usando a luz," concluiu o pesquisador.

Bibliografia:

Tunable lasing in cholesteric liquid crystal elastomers with accurate measurements of strain
Andrii Varanytsia, Hama Nagai, Kenji Urayama, Peter Palffy-Muhoray
Nature Scientific Reports
Vol.: 5, Article number: 17739
DOI: 10.1038/srep17739




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