Criado um laser em uma bolha de sabão

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/01/2024

Os lasers têm três componentes: Uma fonte de energia, um ressonador e um meio de ganho, o material que amplifica a luz no ressonador. No laser de bolha, um laser pulsado funciona como fonte de energia, a casca da bolha como ressonador e o corante como meio de ganho.
[Imagem: Zala Korenjak et al. - 10.1103/PhysRevX.14.011002]

Laser da bolha de sabão

Dois físicos da Eslovênia demonstraram como transformar uma simples bolha de sabão em um laser multicolorido.

O truque está em adicionar um corante na solução usada para fazer a bolha de sabão. Basta então assoprá-la e a bolha passa a ser capaz de amplificar a luz que circula em seu envoltório externo, produzindo luz laser - a luz laser fica visível como um anel brilhante ao redor da bolha.

Esses lasers de bolha podem funcionar como sensores de precisão para medir a pressão atmosférica ou para detectar mudanças em um campo elétrico, sugerem Zala Korenjak e Matjaz Humar, da Universidade de Liubliana.

Um dos maiores atrativos das bolhas de sabão está justamente em seu brilho incomparável, mudando de tonalidade à medida que elas flutuam pelo ar. Esse fenômeno, conhecido como iridescência, vem da interferência das ondas de luz dentro da casca de sabão de uma bolha.

Recentemente, outros físicos descobriram que a luz laser pode se propagar dentro da casca de uma bolha de sabão, ramificando-se em estruturas filamentosas que lembram um raio. A luz em cada um dos milhares de filamentos brilhantes que podem se desenvolver permanece focada.

Foram essas observações que levaram Korenjak e Humar a usar uma bolha para criar luz laser, já que diversos tipos de cavidades esféricas já são usados como cavidades para a amplificação da luz em outros tipos de laser.

Princípio de funcionamento do laser de bolha de sabão.
[Imagem: Zala Korenjak et al. - 10.1103/PhysRevX.14.011002]

Bolhas esméticas

Os pesquisadores acrescentaram um corante fluorescente à solução, sopraram suas bolhas e então as iluminaram com um laser pulsado, observando o espectro de cores que a bolha emitia conforme a intensidade do laser pulsado ia aumentando. Ao ultrapassar uma intensidade limite, os dois físicos detectaram picos acentuados no espectro de emissão da bolha, que associaram ao início da emissão laser.

Deu certo, mas a dupla chegou à conclusão bem esperada de que lasers de bolhas de sabão não serviriam para muita coisa, já que eles estouram em poucos segundos. Mas essa deficiência foi rapidamente resolvida passando do sabão para um cristal líquido esmético, no qual as moléculas ficam ordenadas em camadas paralelas.

O cristal líquido esmético deu durabilidade aos lasers de bolha.
[Imagem: Zala Korenjak et al. - 10.1103/PhysRevX.14.011002]

Sensor laser

Os lasers de bolha não apenas ficaram duráveis, como também permitem ajustar o comprimento de onda da luz emitida, o que pode ser feito adicionando ar à bolha ou alterando parâmetros externos, como um campo elétrico ou a pressão atmosférica circundante - esses fatores afetam o raio da bolha, que determina a cor da luz laser emitida.

É claro que isso pode ser usado ao contrário, para detectar alterações nesses parâmetros, em vez de modificá-los para mudar o comprimento de onda da luz emitida. Por exemplo, as medições mostraram que as lasers de bolhas esméticas podem detectar campos elétricos tão pequenos quanto 0,35 V/mm e mudanças de pressão de apenas 0,024 pascal - particularmente para as mudanças de pressão, as bolhas apresentaram uma gama especialmente ampla de sensibilidade, superando muitos sensores atuais.

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