Una nuova ricerca potrebbe rendere i laser che emettono un'ampia gamma di colori più accessibili e aprire nuove applicazioni dalle comunicazioni e dal rilevamento ai display.

I ricercatori del Center for Organic Photonics and Electronics Research (OPERA) dell'Università di Kyushu hanno riportato un laser a film sottile organico pompato otticamente che può emettere luce continuamente per 30 ms, che è più di 100 volte più lungo dei dispositivi precedenti.

A differenza dei laser inorganici che si trovano comunemente nelle unità CD e nei puntatori laser, i laser a film sottile organici utilizzano uno strato sottile di molecole organiche come mezzo laser, che è il materiale nel dispositivo che effettivamente produce laser emettendo e amplificando la luce quando eccitato con una fonte di energia. In questo caso, la fonte di energia era un'intensa luce ultravioletta proveniente da un laser inorganico.

Una caratteristica molto promettente dei laser a film sottile organici è la possibilità di ottenere più facilmente colori difficili con i laser inorganici. Progettando e sintetizzando molecole con nuove strutture, è possibile l'emissione di qualsiasi colore dell'arcobaleno.

"Le persone studiano i laser a film sottile organici da molto tempo, ma i processi di degradazione e perdita hanno fortemente limitato la durata dell'emissione, "dice Atula S.D. Sandanayaka, autore principale dell'articolo in Progressi scientifici riportando i nuovi risultati.

I ricercatori sono stati in grado di ridurre questi problemi ed estendere la durata del laser combinando tre strategie.

Per ridurre le maggiori perdite derivanti dall'assorbimento dell'emissione laser da parte di pacchetti di energia - chiamati eccitoni tripletti - che si accumulano nel mezzo laser organico durante il funzionamento, i ricercatori hanno trovato un mezzo laser organico con eccitoni tripletti che assorbono un colore diverso della luce rispetto a quello emesso dal laser.

La degradazione termica causata dal riscaldamento dei laser durante il funzionamento è stata ridotta costruendo i dispositivi su un wafer di silicio cristallino e incollando un pezzo di vetro zaffiro sopra il mezzo laser organico con uno speciale polimero.

Il silicio e lo zaffiro, che sono buoni conduttori di calore, aiutano a rimuovere rapidamente il calore dai dispositivi e allo stesso tempo li incapsulano.

Finalmente, attraverso l'ottimizzazione di una struttura a reticolo frequentemente utilizzata - chiamata struttura di feedback distribuita di ordine misto - posta sotto il mezzo laser organico per fornire feedback ottico, l'energia in ingresso necessaria per far funzionare i laser è stata ridotta a nuovi minimi, diminuendo ulteriormente il riscaldamento.

"Questi dispositivi funzionano davvero all'estremo, quindi dobbiamo continuare a trovare nuovi trucchi per eliminare eventuali inefficienze ed evitare che i dispositivi si brucino, "dice il professor Chihaya Adachi, direttore dell'OPERA.

L'utilizzo di questi semplici dispositivi in ​​combinazione con i laser inorganici è promettente per ottenere più facilmente colori difficili da produrre utilizzando i comuni laser, con applicazioni in spettroscopia, comunicazioni, mostra, e sensori.

Lo sviluppo è ancora in corso per sostenere l'emissione per durate ancora più lunghe, ma per quanto riguarda il prossimo?

"Il nostro obiettivo finale è realizzare laser organici a film sottile che utilizzino direttamente l'elettricità come fonte di energia, e questo è un passo importante in quella direzione, "dice Adachi.