Nanotecnologia

Nanocristal que emite luz continuamente vai simplificar e baratear lasers

Nanocristal que emite luz continuamente vai simplificar e baratear lasers
Ilustração artística do novo nanocristal que emite luz continuamente, permitindo a criação de raios laser de qualquer cor.[Imagem: Todd Krauss/University of Rochester]

Cientistas da Universidade de Rochester, nos Estados Unidos, desvendaram um efeito óptico "incômodo" que vinha frustrando todas as tentativas para se criar fontes de luz contínuas a partir de moléculas individuais. Ao entender o fenômeno, ele também descobriram como contorná-lo.

A descoberta abre o caminho para a fabricação de raios lasers mais versáteis e muito mais baratos, LEDs mais brilhantes e marcadores biológicos fluorescentes que poderão ser acompanhados no interior do corpo humano, verificando como os medicamentos interagem com as células.

Apagão nanotecnológico

Muitas moléculas, assim como vários nanocristais, podem absorver e irradiar fótons, as partículas básicas da luz. Mas tanto as moléculas quanto os nanocristais passam por momentos de apagão, períodos aleatórios durante os quais, ao absorver um fóton, eles não irradiam outro fóton, eles o transformam em calor, "desperdiçando" a energia.

Esses períodos de escuridão se alternam com os períodos nos quais os fótons são emitidos normalmente, fazendo com que as nanoestruturas apresentem um comportamento de pisca-pisca.

Gradiente contínuo

Normalmente os nanocristais possuem um núcleo de um material semicondutor, recoberto por outro semicondutor, com uma interface brusca entre os dois.

A equipe do professor Todd Krauss sintetizou um novo nanocristal que possui um gradiente contínuo entre os dois materiais semicondutores - um núcleo de cádmio e selênio e uma camada externa de zinco e selênio. Essa passagem suave entre os dois materiais inibe o processo que retém o fóton e o transforma em calor.

O resultado é um feixe contínuo de luz, com os fótons sendo reemitidos assim que atingem o material. Os testes em laboratório mostraram que o funcionamento é contínuo por horas.

Lasers mais simples

Os nanocristais de emissão contínua permitirão a construção de fontes de laser muito mais simples. Hoje, lasers de diferentes cores são criados utilizando diferentes materiais e processos, incluindo mecanismos que dividem os comprimentos de onda originalmente emitidos para que a luz saia do dispositivo com a cor desejada. Esse é, por exemplo, o mecanismo utilizado para se obter lasers na cor verde.

Com os novos nanocristais, um único processo poderá criar qualquer cor de laser. Para mudar a cor da luz emitida, tudo o que será necessário fazer será alterar o tamanho do nanocristal.

No futuro, o material também poderá ser útil para a criação de novas telas de computador mais finas do que o papel, onde cada pixel poderá ser formado por um conjunto de minúsculos nanocristais, superando largamente as resoluções possíveis com os processos atuais.

Bibliografia:

Non-blinking semiconductor nanocrystals
Xiaoyong Wang, Xiaofan Ren, Megan A. Hahn, Manju Rajeswaran, Sara Maccagnano-Zacher, John Silcox, George E. Cragg, Keith Kahen, Alexander L. Efros, Todd D. Krauss
Nature
May 2009
Vol.: Published online in advance of print
DOI: 10.1038/nature08072




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