Los investigadores están al acecho de interruptores fiables y asequibles para la optoelectrónica del futuro. Un equipo de Empa ahora presenta una solución potencial:gotas de tinte que miden solo unos pocos submicrómetros de diámetro.

Los científicos del Laboratorio de Polímeros Funcionales de Empa están buscando líquidos que se esparzan lo más uniformemente posible sobre una superficie para la producción de OLED. Sin embargo, el mismo laboratorio también está trabajando precisamente en lo contrario:un líquido que se supone que se rompe en tantas gotas como sea posible cuando se aplica a una superficie. Cada una de estas gotitas forma una microlente cuando se seca. Todo un campo de estas microlentes puede influir en los haces de luz de una manera específica, lo que los hace extremadamente interesantes para el procesamiento de señales ópticas en computadoras y redes de fibra óptica.

Barato de producir

"Aprovechamos el hecho de que las gotitas se organizan solas, "dice Jakob Heier, que está estudiando las propiedades ópticas de estas microlentes. "Esto tiene una gran ventaja económica:no necesitamos ninguna máquina para hacer las microlentes; una boquilla rociadora hace el truco". En el laboratorio, sin embargo, el tinte aún no se ha rociado; Heier y sus colegas producen las microlentes mediante recubrimiento por rotación. El tinte se coloca en el centro de un plato giratorio y se esparce por toda la zona gracias a la fuerza centrífuga.

Cualquiera que desee comprender exactamente cómo se comportan estos campos de microlentes a la luz debe profundizar en las matemáticas. Heier habla de las transformadas de Fourier y las relaciones Kramers-Kronig, que ayudan a describir las propiedades de miles de gotas en una sola fórmula matemática. "Las matemáticas detrás de todo esto podrían tener 100 años, pero la información que obtenemos está actualizada al minuto ".

Componentes hechos de tinte de cianina

Heier y sus colegas lograron demostrar que se puede construir una serie completa de elementos de interruptores ópticos a partir de gotas de tinte de cianina. El estudio fue publicado en la revista Materiales ópticos avanzados en febrero de 2017. Los elementos del interruptor pueden bloquear específicamente o dejar pasar ciertas longitudes de onda. Heier usa el cambio en el índice de refracción del tinte. Lo que hace que todo sea tan emocionante:seleccionando diferentes tintes y variando el tamaño de las gotas, las propiedades del interruptor se pueden adaptar a la aplicación deseada.

Por ejemplo, Se pueden construir rejillas de fase a partir de estas microlentes, una herramienta popular en optoelectrónica. Esto es capaz de dividir los haces de luz en frecuencias individuales, sin comprometer la intensidad de la luz. Por eso, las pérdidas de señal permanecen bajas, se requiere menos energía lumínica y los componentes no se calientan tanto. "Con nuestras observaciones y cálculos, hemos allanado físicamente el camino para estos interruptores, ", dice Heier." Ahora estoy emocionado de ver quién usa este conocimiento para las primeras aplicaciones reales ".