Første laserende nanofibre åbner vejen for billige, bløde lasertekstiler

Der var engang, for ikke så længe siden, hvor lasere var eksotiske enheder, der levede i specialistlaboratorier og stolede på et team af eksperter til at holde dem i gang. Alt det ændrede sig, da fysikere fandt ud af, hvordan man laver solid state-lasere ved hjælp af de samme teknikker, som har gjort siliciumchips så allestedsnærværende og billige. I dag, hvis du bor i den vestlige verden, er du sandsynligvis ikke mere end 5 meter væk fra en laser lige nu, måske i en dvd-afspiller, en laserpointer eller diskdrev.

Men på trods af deres allestedsnærværende er lasere stadig relativt vanskelige at lave og svære at inkorporere i andet end solid state-enheder såsom computerchips. Fysikere har gjort nogle fremskridt med at dope optiske fibre, så de laser.

Men disse fibre er relativt store sammenlignet med mikroelektroniske komponenter som transistorer og stive sammenlignet med organiske fibre som bomuld og har derfor begrænset anvendelighed. Det ville være umuligt at strikke en sweater af for eksempel optiske fibre.

Det kan ændre sig nu takket være arbejdet fra Andrea Camposeo ved National Nanotechnology Laboratory i Istituto Nanoscienze-CNR i Italien og et par venner. Disse fyre har fundet en måde at lave organiske nanofibre, der laser ved synlige bølgelængder. Værket åbner vejen for fremstilling af lasertekstiler, hele ark af materiale, der udsender lys ved hjælp af processen med stimuleret emission.

For at lave disse nanofibre bruger Camposeo og co den ligetil proces med elektrospinning. Dette begynder med en opløsning af organisk polymer, såsom PMMA eller polystyren, som dækker en konisk overflade kendt som en spindedyse.

Når den placeres i et elektrisk felt, opbygges ladning ved spidsen af ​​keglen, hvilket får væsken til at dannes til en dråbe, som derefter trækkes væk fra overfladen og trækker en væskestreng med sig. Når opløsningsmidlet fordamper, polymeriserer molekylerne og danner en nanofiber.

Det er en velkendt og konventionel proces. Tricket, som Camposeo og co har perfektioneret, er at tilføje nogle laserfarvestoffer til blandingen. Disse er organiske molekyler, der kan absorbere lys ved en bølgelængde og udsende det ved en højere. Så når det bades i lys ved den lavere bølgelængde, laserer mediet ved den højere bølgelængde.

Resultaterne ser imponerende ud. Disse fyre har elektrospundet enkelte nanofibre af PMMA blandet med laserfarvestoffer for at producere fibre med diametre fra et par hundrede nanometer til et par mikrometer.

Og når de bombarderes med eksternt lys, fanger disse fibre lys i sig, hvilket får hele fiberen til at smelte. Lyset kan også passere fra en fiber til en anden, hvor de rører ved.

Det interessante ved denne tilgang er, at fibrenes kemiske egenskaber er nemme at ændre. Camposeo og co siger, at det er muligt at lave fibre, der laserer ved en bred vifte af bølgelængder. Disse nanostrukturer kan skræddersyes til at udsende lys i hele det synlige og i det nær-infrarøde område, siger de.

Der er adskillige anvendelsesmuligheder for denne slags fibre, som kan fremstilles ved stuetemperatur til lave omkostninger. Camposeo og co siger, at enkelte nanofibre kan bruges i en bred vifte af fotoniske komponenter til en pris, der gør dem mere eller mindre til engangsbrug. De kan også formes til en slags måtter for at skabe tekstiler, der holder. Vi forventer, at disse egenskaber kan gøre elektrospundne polymermåtter til interessante kandidater som lysemitterende kilder til at bygge aktive tekstiler og smarte overflader med stort areal til forskellige tekniske anvendelser, siger de.

Det er en interessant mulighed. Camposeo og co går ikke i detaljer med den slags ting, der kunne blive muligt med den slags komponenter og tekstiler. Så venligst forslag i kommentarfeltet.

Ref: arxiv.org/abs/1311.7598 : Polymer nanofibre som nye lysemitterende kilder og lasermateriale

skjule