Trabajando con físicos de la Universidad de Roma, un equipo dirigido por el profesor Cordt Zollfrank de la Universidad Técnica de Munich (TUM) construyó el primer láser aleatorio controlable basado en papel de celulosa en Straubing. De este modo, el equipo mostró cómo las estructuras naturales se pueden adaptar para aplicaciones técnicas. Por eso, los materiales ya no necesitan ser equipados artificialmente con estructuras desordenadas, utilizando en su lugar los que ocurren naturalmente.

La síntesis de materiales que se inspira en la biología es un área de investigación en la Cátedra de Polímeros Biogénicos de TUM en el Centro de Ciencia Straubing. Utiliza modelos de la naturaleza y materiales biogénicos para desarrollar nuevos materiales y tecnologías. El último número de la publicación Materiales ópticos avanzados presenta un estudio básico de un equipo conjunto de Straubing y Rome que logró "utilizar una estructura biológica como plantilla para un láser técnico aleatorio, "según el científico Dr. Daniel Van Opdenbosch.

Dos componentes son necesarios para un láser:en primer lugar, un medio que amplifica la luz. Y en segundo lugar, una estructura que retiene la luz en el medio. Un láser clásico usa espejos para ordenar y hacer brillar la luz en una sola dirección en un objetivo, moda uniforme. Esto también tiene lugar de manera uniforme en la estructura microscópica de un láser aleatorio, pero en diferentes direcciones. Aunque el desarrollo del láser aleatorio todavía está en pañales, en el futuro, podría resultar en una producción de menor costo. Esto se debe a que los láseres aleatorios tienen la ventaja de que son independientes de la dirección y funcionan con varios colores. solo por nombrar algunos beneficios.

La estructura desordenada desvía la luz en todas direcciones

"El requisito previo para un láser aleatorio es un grado definido de caos estructural en el interior, ", Explicó Van Opdenbosch. Por lo tanto, la luz de un láser aleatorio se dispersa en todo tipo de ángulos a lo largo de trayectorias aleatorias, los cuales están determinados por una estructura irregular en el interior del medio. El equipo dirigido por el profesor Zollfrank de la Cátedra de Polímeros Biogénicos en Straubing utilizó papel de filtro de laboratorio convencional como plantilla estructural. "Debido a sus fibras largas y la estructura estable resultante, lo consideramos adecuado para este propósito, "dijo Van Opdenbosch.

En el laboratorio, el papel estaba impregnado con ortotitanato de tetraetilo, un compuesto organometálico. Cuando se seca y la celulosa se quema a 500 grados Celsius, deja el dióxido de titanio cerámico como residuo, la misma sustancia que se usa generalmente en los bloqueadores solares para proteger del sol. "Este efecto en el bloqueador solar se basa en el fuerte efecto de dispersión de la luz del dióxido de titanio, "dijo Van Opdenbosch, "que también utilizamos para nuestro láser aleatorio". Y "nuestro láser es 'aleatorio' porque la luz que se dispersa en diferentes direcciones debido a la estructura biogénica del papel de filtro de laboratorio también se puede dispersar en la dirección opuesta, "añadió, explicando el principio.

El láser aleatorio no es tan aleatorio después de todo

Sin embargo, las ondas de luz aún se pueden controlar a pesar de su naturaleza aleatoria, como descubrió el equipo dirigido por Claudio Conti del Instituto de Sistemas Complejos de Roma, con quien colaboraron Daniel Van Opdenbosch y Cordt Zollfrank. Con la ayuda de un espectrómetro, pudieron diferenciar las diversas longitudes de onda láser generadas en el material y localizarlas por separado unas de otras.

Van Opdenbosch describió el procedimiento:"La configuración de prueba utilizada para mapear las muestras consistía en un láser verde cuya energía se podía ajustar, lentes de microscopio, y una mesa móvil que permitía pasar la muestra. De esa manera, Nuestros colegas pudieron determinar que a diferentes niveles de energía, diferentes áreas del material irradian diferentes ondas láser ". A la luz de este análisis, Es posible configurar el láser de varias formas y determinar la dirección y la intensidad de su radiación.

Este conocimiento pone a su alcance las posibles aplicaciones prácticas. "Estos materiales podrían, por ejemplo, Ser útil como microinterruptores o detectores de cambios estructurales, "dijo Van Opdenbosch.