13/07/2022 - Micropartículas agrupadas em torno de uma partícula Janus. A linha tracejada delineia a área do laser e as linhas rosa/amarela mostram os rastros de várias micropartículas. (Imagem ao lado). Ao imitar características de sistemas vivos, os lasers auto-organizados podem levar a novos materiais para detecção, computação, fontes de luz e exibições. Embora muitos materiais artificiais tenham propriedades avançadas, eles têm um longo caminho a percorrer para combinar a versatilidade e a funcionalidade dos materiais vivos que podem se adaptar à sua situação.
Por exemplo, no corpo humano, os ossos e os músculos reorganizam continuamente sua estrutura e composição para melhor sustentar a mudança de peso e nível de atividade. Agora, pesquisadores do Imperial College London e da University College London demonstraram o primeiro dispositivo a laser de auto-organização espontânea, que pode se reconfigurar quando as condições mudam. A inovação, relatada na Nature Physics, ajudará a permitir o desenvolvimento de materiais fotônicos inteligentes capazes de imitar melhor as propriedades da matéria biológica, como capacidade de resposta, adaptação, autocura e comportamento coletivo. O coautor professor Riccardo Sapienza, do Departamento de Física do Imperial, diz que "os lasers, que alimentam a maioria de nossas tecnologias, são projetados a partir de materiais cristalinos para ter propriedades precisas e estáticas. a capacidade de misturar estrutura e funcionalidade, de se reconfigurar e cooperar como os materiais biológicos fazem."
"Nosso sistema de laser pode reconfigurar e cooperar, permitindo assim um primeiro passo para emular a relação em constante evolução entre estrutura e funcionalidade típica de materiais vivos."
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Lasers são dispositivos que amplificam a luz para produzir uma forma especial de luz. Os lasers de automontagem no experimento da equipe consistiam em micropartículas dispersas em um líquido com alto "ganho" - a capacidade de amplificar a luz. Uma vez que o suficiente dessas micropartículas se reúnem, elas podem aproveitar a energia externa para "laser" - produzir luz laser.
Um laser externo foi usado para aquecer uma partícula "Janus" (uma partícula revestida de um lado com material absorvente de luz), em torno da qual as micropartículas se reuniram. O laser criado por esses aglomerados de micropartículas pode ser ligado e desligado alterando a intensidade do laser externo, que por sua vez controlava o tamanho e a densidade do aglomerado. A equipe também mostrou como o cluster de laser pode ser transferido no espaço aquecendo diferentes partículas de Janus, demonstrando a adaptabilidade do sistema. As partículas de Janus também podem colaborar, criando aglomerados que possuem propriedades além da simples adição de dois aglomerados, como alterar sua forma e aumentar seu poder de laser.
O coautor Dr. Giorgio Volpe, do Departamento de Química da UCL, diz que "hoje em dia, os lasers são usados naturalmente em medicina, telecomunicações e também na produção industrial. Incorporar lasers com propriedades semelhantes à vida permitirá o desenvolvimento de materiais e dispositivos de próxima geração robustos, autônomos e duráveis para aplicações de detecção, computação não convencional, novas fontes de luz e telas." Em seguida, a equipe estudará como melhorar o comportamento autônomo dos lasers para torná-los ainda mais realistas. Uma primeira aplicação da tecnologia poderia ser para tintas eletrônicas de próxima geração para telas inteligentes.
Fonte: https://phys.org/