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Energia

Criado um laser que emite múltiplas cores

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/05/2012

Laser capaz de emitir múltiplas cores
O novo laser é capaz de emitir diferentes cores de luz a partir do mesmo material.
[Imagem: Nurmikko Lab/Brown]

Cores dos lasers

Dos DVDs e Blu-rays às comunicações por fibras ópticas e às cirurgias, os lasers brilham nas mais diversas cores.

E a cor de um laser tem tudo a ver com a sua aplicação.

Ocorre que a cor de um laser é definida no seu processo de fabricação, porque ela depende das características eletrônicas do semicondutor utilizado.

Isso significa que, para cada cor, é necessário usar um conjunto diferente de materiais e montar esses materiais em uma estrutura bem definida.

Pelo menos era assim até agora.

A equipe do Dr. Arto Nurmikko, da Universidade de Brown, nos Estados Unidos, construiu um raio laser capaz de emitir diferentes cores de luz a partir do mesmo material.

Pontos quânticos coloidais

O material usado são nanoestruturas conhecidas como pontos quânticos coloidais, e a cor da luz emitida é definida não pela composição química, mas pelo tamanho das nanoestruturas.

A inovação é fruto da junção de uma série de outras tecnologias.

Já foram demonstradas diversas versões de lasers de pontos quânticos antes - os chamados lasers CQDs (colloidal quantum dots) - embora eles não sejam práticos, porque geram muitos elétrons em lugar de fótons, o que reduz muito sua eficiência.

O novo laser multicor é uma versão CQD de um outro laser, chamado VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser).

O material ativo é uma fina camada de CQDs, esferas nanométricas do semicondutor arseneto de cádmio.

Quando usados pontos quânticos coloidais de 4,2 nanômetros de diâmetro, o laser produz luz vermelha. A luz verde é produzida com nanopartículas de 3,2 nanômetros e a luz azul com 2,5 nanômetros.

Laser líquido

Os pontos quânticos são dispersos em uma solução. Uma gota dessa solução é colocada entre dois refletores de Bragg - um tipo especial de espelho - formando uma película com dimensões na faixa dos micrômetros.

Quando uma fonte de luz é disparada sobre o sanduíche, os fótons "bombeiam" os pontos quânticos para um estado de energia que dá origem aos excitons, pares elétron-lacuna que, ao decaírem, emitem um fóton.

Esse fóton fica refletindo repetidamente entre os dois espelhos, gerando novos fótons idênticos, produzindo a luz laser.

Para evitar a ineficiência do laser CQD, gerada pela produção excessiva de elétrons em vez de fótons, os pesquisadores usaram uma liga de zinco, cádmio e enxofre, o que reduziu a necessidade de energia em 1.000 vezes, gerando o primeiro laser CQD-VCSEL prático.

Além de produzir diversas cores a partir do mesmo material, o processo de deposição da camada ativa do laser, feita por um líquido, dá muita versatilidade ao projeto, permitindo a criação de lasers em superfícies de qualquer formato.

Bibliografia:

Artigo: Red, green and blue lasing enabled by single-exciton gain in colloidal quantum dot films
Autores: Cuong Dang, Joonhee Lee, Craig Breen, Jonathan S. Steckel, Seth Coe-Sullivan, Arto Nurmikko
Revista: Nature Nanotechnology
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nnano.2012.61






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