Pesquisadores demonstram emissão de laser em material orgânico

Novidade pode levar ao desenvolvimento de lasers mais eficientes e flexíveis para telecomunicações e computação quântica.

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22 Junho 2010 | 12h27

Pesquisadores da Universidade de Michigan, nos EUA, conseguiram alcançar um fenômeno ótico há muito tempo desejado: a equipe demonstrou a emissão de laser polariton pela primeira vez em um material semicondutor orgânico em temperatura ambiente. A novidade pode levar ao desenvolvimento de lasers mais eficientes e flexíveis para a utilização em telecomunicações e desenvolvimento da computação quântica.

Materiais orgânicos, contendo principalmente carbono, podem ter origem biológica – o que os diferenciam dos semicondutores inorgânicos, como silício e arsenieto de gálio (geralmente encontrados em circuitos eletrônicos modernos).

O polariton não é exatamente uma partícula, mas se comporta como se fosse. É um “estado acoplado quântico-mecânico” entre uma molécula excitada e um fóton, ou partícula de luz. “Você pode pensar nele como sendo dois pêndulos lado a lado, amarrados com uma mola. Eles têm que trabalhar juntos”, explica Stephen Forrest, principal pesquisador do trabalho e professor de Engenharia Elétrica no Departamento de Física.

“Este é um caminho promissor para todo um grupo de novos fenômenos e novas aplicações”, ressalta Forrest. “As pessoas estão tentando fazer isso há quase uma década – ver emissão de laser polariton à temperatura ambiente. No meu laboratório, meu aluno Stephane Kena-Cohen levou cinco anos para ter sucesso na descoberta. Ele tinha que descobrir novas maneiras de crescer materiais cristalinos orgânicos entre espelhos altamente refletivos e em seguida, fazer complicadas medições com pulsos ópticos mais curtos que um trilionésimo de segundo”.

A equipe está trabalhando para a construção de lasers orgânicos que, como muitos lasers inorgânicos hoje, podem ser excitados com eletricidade, em vez de luz. Os chamados lasers bombeados eletricamente são mais eficientes e úteis do que os de bombeamento óptico. Mas, até agora, os semicondutores orgânicos têm sido demasiadamente frágeis para suportar a exposição ao valor da corrente elétrica necessária para fazê-los funcionar como lasers.

“Nós estamos considerando os polaritons como uma maneira de fazer o bombeamento elétrico de semicondutores orgânicos em correntes extremamente baixas”, disse Forrest. “Nós ainda bombeamos oticamente a amostra neste experimento, e o próximo passo é encontrar materiais melhores e cavidades ópticas de melhor qualidade para, finalmente, bombear eletricamente o material para emitir laser”.

Comparando aos materiais inorgânicos, os semicondutores orgânicos oferecem uma gama mais larga de propriedades e, para os químicos, são mais fáceis de adaptar para fins específicos. Os produtos orgânicos têm um potencial inexplorado nos setores de telecomunicações e computação, disse Forrest.

O artigo sobre o trabalho foi publicado na edição de junho da Nature Photonics.

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