Uma colaboração franco-japonesa acaba de desenvolver um laser orgânico ultravioleta (UV) que emite a um comprimento de onda recorde de 358,5 nanómetros, o mais curto já obtido para este tipo de dispositivo. Este resultado abre caminho para novas gerações de fontes de luz compactas, económicas e facilmente adaptáveis, para a gravação de circuitos eletrónicos, impressão 3D de alta precisão ou ainda certos tratamentos médicos.
Há cerca de trinta anos, os lasers orgânicos de estado sólido (ou OSLs, do inglês
Organic Solid-state Lasers) despertam grande interesse. Ao contrário dos lasers inorgânicos clássicos, caros e volumosos, estes dispositivos utilizam moléculas orgânicas capazes de emitir uma luz intensa cuja cor pode ser ajustada através do design químico. A sua leveza, flexibilidade e baixo custo de produção tornam-nos candidatos de eleição para aplicações em litografia eletrónica ou para tratamentos médicos por luz UV.
Até agora, conceber lasers orgânicos eficazes no domínio ultravioleta (200-400 nm) continuava a ser um grande desafio. Com efeito, no estado sólido, a maioria dos materiais orgânicos perde eficiência luminosa devido a um fenómeno de agregação molecular que degrada as suas propriedades óticas.
Neste contexto, equipas do Instituto de Ciências Químicas de Rennes (CNRS/Universidade de Rennes/ENSCR/INSA Rennes), do Instituto Parisiense de Química Molecular (CNRS/Universidade Sorbonne) e do Laboratório de Física dos Lasers (CNRS/Universidade Sorbonne Paris Norte), associadas a uma equipa japonesa do Center for Organic Photonics and Electronics Research (OPERA) da Universidade de Kyushu, desenvolveram uma abordagem original para limitar a agregação de moléculas orgânicas emissoras no UV, eficazes e estáveis no estado sólido.
A sua estratégia baseia-se na isomerização de posição, ou seja, na variação da posição de certos grupos químicos dentro da mesma molécula. Ao isolarem dois isómeros de uma família de moléculas emissoras chamados
dispirofluoreno-indenofluorenos, os cientistas observaram que um dos dois apresentava uma agregação intermolecular significativamente reduzida em comparação com o seu homólogo, melhorando consideravelmente a eficiência ótica do material. Eles mostram também que o arranjo específico dos diferentes grupos moleculares dentro da molécula está na origem deste comportamento. Ao integrarem depois este material numa arquitetura de "laser com retroação distribuída" (DFB), obtiveram uma emissão luminosa a 358,5 nm, o comprimento de onda mais curto para um laser orgânico deste tipo.
Estes resultados, patenteados e publicados na revista
Advanced Functional Materials, marcam uma etapa importante para a realização de lasers orgânicos eficazes no domínio ultravioleta, abrindo caminho para novas aplicações tecnológicas de alta precisão e biomédicas.
Redator: CCdM
Fonte: CNRS INC