První anorganický modrý laser – na bázi boranu

Vědecký tým pod vedením dr. Michaela G. S. Londesborougha z Ústavu anorganické chemie Akademie věd České republiky a dr. Luise Cerdána ze Španělské národní rady pro výzkum (CSIC) objevil nový typ laseru na bázi čistě anorganického materiálu (tj. zcela bez atomů uhlíku) – sloučeniny boru a vodíku –, který z roztoku vyzařuje modré laserové světlo. Tato práce, publikovaná v časopise Nature Communications, ukazuje, jak tento nový materiál vyzařuje modré světlo, které se vyznačuje vysokou účinností a odolností vůči degradaci a jehož spektrum je využitelné mimo jiné ve spektroskopii i při zpracování materiálů.

První laser byl vyvinut v roce 1960. Dnes, o 55 let později, stále hledáme nové materiály, které vyzařují účinné, regulovatelné a stabilní modré laserové světlo, které by zároveň také představovalo nízké náklady a jednoduchý způsob výroby a zpracování. „V současnosti existuje mnoho komerčních materiálů, které se blíží těmto požadavkům, avšak mají jisté praktické nevýhody. V naší studii představujeme roztok, který má potenciál tyto nevýhody překonat,“ vysvětluje Inmaculada García-Morenová, výzkumná pracovnice z Ústavu fyzikální chemie Rocasolano, CSIC.

Nová uplatnění známé sloučeniny
Ačkoli se nejedná o zcela nový materiál, hydridy boru, tj. borany, byly použity pro získání laserového světla vůbec poprvé v historii. Konkrétně se vědci zaměřili na roztoky anti-B18H22. „Borany mají trojrozměrnou klecovitou molekulární architekturu s vysoce delokalizovanými elektronovými strukturami,“ uvádí dr. Michael Londesborough, specialista na borany z ÚACH. „Struktura anti-B18H22 připomíná rozseknutý kopací míč, přičemž obě poloviny jsou spojeny molekulárními orbitaly.“
Ze všech dosud známých laserových materiálů, tj. organických barviv, kvantových teček, halogenidových perovskitů, jsou borany s ohledem na strukturu a vlastnosti nejpodobnější organickým barvivům, která vyzařují laserové světlo účinným a regulovatelným způsobem (vysoká energie s regulovatelnou barvou), avšak snadno podléhají degradaci, což vyžaduje častou výměnu laserového média.

Nový boranový laserový materiál vykazuje výrazně větší odolnost vůči degradaci v porovnání s mnohými moderními komerčně dostupnými modrými barvivovými lasery. Díky této vysoké odolnosti vůči degradaci se snižuje frekvence výměny kapalného média, což následně vede ke snížení nákladů, provozních rizik i environmentálních dopadů v důsledku manipulace s rozpouštědly, která jsou mnohdy toxická a hořlavá.

„V současné době pracuje náš vědecký tým na syntéze nových boranů, které vyzařují světlo o jiných vlnových délkách (barvách),“ dodává dr. Michael Londesborough. Tím by se otevřely dveře dalším možným aplikacím například v dermatologii (odstraňování tetování, jizev a akné, léčba cévních poranění apod.). Výborná rozpustnost anti-B18H22 v organických prostředích navíc umožňuje začlenění tohoto materiálu do polystyrenových polymerových matric, aniž by došlo ke ztrátě fluorescenčních vlastností. Výsledné polymerové nanokompozitní materiály na bázi anti-B18H22 vykazují zajímavé optické vlastnosti a mají potenciál pro využití jako koherentní světelné zdroje v optoelektronice, spektroskopii, v detekčních zařízeních a jako chromofory v luminiscenčních solárních koncentrátorech.

„Stále je před námi mnoho práce, než budou tyto sloučeniny dostupné komerčně, ale vědecký význam tohoto objevu představuje zásadní milník ve vývoji laserů, neboť k odhalení nové skupiny laserových materiálů nedochází často,“ uzavírá dr. Luis Cerdán, výzkumný pracovník z Ústavu fyzikální chemie Rocasolano, CSIC. Dr. Michael Londesborough z ÚACH dodává: „Tímto objevem jsme opravdu nadšeni. Borany s jejich jedinečnými molekulárními strukturami a vysokou fotostabilitou představují nový a dříve nevyužitý zdroj pro laserové technologie.“

Luis Cerdán, Jakub Braborec, Inmaculada García-Moreno, Angel Costela, and Michael G. S.
Londesborough. A borane laser. Nature Communications. DOI: 10.1038/ncomms6958

tisková zpráva AV ČR

Záměrná chyba v integrovaném obvodu může snížit spotřebu energie

Aproximativní (přibližné) počítání umožňuje za cenu zanesení malé chyby do výpočtu významně redukovat příkon obvodů. …

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close