Published On: Jue, Nov 5th, 2015

Una molécula orgánica facilita el acceso a la tecnología láser sostenible

Los láseres basados en películas delgadas orgánicas, excitadas ópticamente, representan una nueva generación de dispositivos baratos y flexibles. / Casado Cordón (UMA)

Los láseres basados en películas delgadas orgánicas, excitadas ópticamente, representan una nueva generación de dispositivos baratos y flexibles. / Casado Cordón (UMA)

Actualmente se pueden encontrar láseres en campos tan divesos como la medicina, la industria o la investigación científica. Sus propiedades permiten, por ejemplo, nuevos protocolos en cirugía, cortar materiales con alta precisión o grabar y procesar grandes cantidades de información. Es una emisión de luz estimulada, como indica su propio nombre, mediante la cual se producen dos fotones de exactamente la misma energía a partir de un fotón inicial excitado, es decir, con un alto nivel de coherencia, monocromaticidad y flujo de energía.

Los materiales inorgánicos a partir de los cuales se han desarrollado de forma habitual los láseres tienen un alto coste, tanto a nivel energético como económico. Además, su fabricación trae consigo un fuerte nivel de residuos que repercute de manera directa en el medio ambiente. Por ello la ciencia lleva décadas investigando los materiales orgánicos, que permitirían facilitar enormemente la producción.

Como indica Juan Casado, coautor e investigador de la Universidad de Málaga, esto supondría “una mayor democratización del uso de dispositivos tecnológicos, entre ellos los láseres, ya que dado su bajo precio más personas podrían tener acceso a su utilización”.

Ahora, una investigación en la que han participado la Universidad de Málaga, la Universidad de Alicante y la Universidad de Tokio, ha demostrado el uso como materiales para láser de moléculas basadas en oligoparafenilenos-vinilenos rigidificados intramolecularmente (denominadas COPV).

Estas constan fundamentalmente de carbono e hidrógeno, sin contener ningún otro tipo de átomo pesado, lo que las convertiría en una alternativa ecológica y de mucho menor derroche energético. La estabilidad lograda en los COPV supone una de las principales aportaciones de este estudio, ya que hará posible la emisión durante largo tiempo sin deteriorarse.

Tal y como explica la investigación,  las claves del diseño para obtener emisión láser con poca energía de excitación y eficiente son la rigidez y planaridad de su estructura, así como la protección estérica de su esqueleto de carbono, que promueve la minimización de otros procesos radiativos interferentes.

Además, gracias a su solubilidad en disolventes orgánicos comunes, esta molécula orgánica permitirá el procesado a un nivel de miniaturización nanométrica, o dispositivos altamente densos. La aplicación de dichas moléculas como futuribles láseres orgánicos está en vías de patente.

Modular el color en casi todo el espectro

Otra propiedad importante de estos oligómeros en dispositivos láseres es que posibilitan la modulación del color en prácticamente todo el espectro visible gracias a su tamaño molecular controlado. La emisión de luz monocromática, formada por componentes de un solo color, es una de las características fundamentales del láser.

A su vez, el hecho de que los compuestos utilizados sean semiconductores plantea la posibilidad de utilizarlos con vistas al desarrollo de láseres orgánicos excitados eléctricamente, lo que supone uno de los mayores retos en el campo de la electrónica y la fotónica orgánicas. Hasta el momento, la excitación de láseres orgánicos se realiza de forma óptica, ya que el bombeo eléctrico requiere campos eléctricos muy intensos y los materiales orgánicos son frágiles.

Esta investigación se publica en 2015, cuando se celebra el Año Internacional de la Luz y de las tecnologías basadas en la luz. Así lo decidió la Asamblea General de las Naciones Unidas, “para dar reconocimiento a la importancia de la luz y las tecnologías basadas en la luz para la vida de los ciudadanos del mundo y para el desarrollo futuro de la sociedad”.

Referencia bibliográfica:

Marta Morales-Vidal, Pedro G. Boj, José M. Villavilla, José A. Quintana, Qifan Yan, Nai-ti Lin, Xiaozhang Zhu, Nopporn Ruangsupapichat, Juan Casado, Hayato Tsuji, Eiichi Nakamura, María A. Díaz García. “Carbon-bridged oligo(p-phenylenevinylene) for solution processable, photo-stable and broadly tunable organic solid-state lasers”, Nature Communications 6, 8458, septiembre 2015. http://dx.doi.org/10.1038/ncomms9458. La investigadora Paula Mayorga defenderá una tesis doctoral en el Departamento de Química Física de la Universidad de Málaga acerca de estas moléculas.



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