211service.com
First Lasing Nanofibres öppnar vägen för billiga, mjuka lasertextilier
Det fanns en tid, för inte så länge sedan, då lasrar var exotiska enheter som levde i specialistlabb och förlitade sig på ett team av experter för att hålla dem igång. Allt detta förändrades när fysiker utarbetade hur man gör solid state-lasrar med samma tekniker som har gjort kiselchips så allmänt förekommande och billiga. Idag, om du bor i västvärlden, är du förmodligen inte mer än 5 meter från en laser just nu, kanske i en DVD-spelare, en laserpekare eller skivenhet.
Men trots sin allestädes närvarande är lasrar fortfarande relativt svåra att tillverka och svåra att införliva i något annat än solid state-enheter som datorchips. Fysiker har gjort vissa framsteg i att dopa optiska fibrer så att de laser.
Men dessa fibrer är relativt stora jämfört med mikroelektroniska komponenter som transistorer och styva jämfört med organiska fibrer som bomull och har därför begränsad användbarhet. Det skulle vara omöjligt att sticka en tröja av till exempel optiska fibrer.
Det kan ändras nu tack vare arbetet av Andrea Camposeo vid National Nanotechnology Laboratory of Istituto Nanoscienze-CNR i Italien och några kompisar. De här killarna har hittat ett sätt att göra organiska nanofibrer som laserar vid synliga våglängder. Verket öppnar vägen för tillverkning av lasertextilier, hela ark av material som avger ljus med hjälp av processen med stimulerad emission.
För att göra dessa nanofibrer använder Camposeo och co den enkla processen med elektrospinning. Detta börjar med en lösning av organisk polymer, såsom PMMA eller polystyren, som täcker en konisk yta som kallas en spinndysa.
När den placeras i ett elektriskt fält, byggs laddning upp vid spetsen av konen, vilket gör att vätskan formas till en droppe som sedan dras bort från ytan och drar med sig en sträng av vätska. När lösningsmedlet avdunstar polymeriserar molekylerna och bildar en nanofiber.
Det är en välkänd och konventionell process. Knepet som Camposeo och co har fulländat är att lägga till några laserfärgämnen till mixen. Dessa är organiska molekyler som kan absorbera ljus vid en våglängd och avge det vid en högre våglängd. Så när det badar i ljus vid den lägre våglängden, laserar mediet vid den högre våglängden.
Resultaten ser imponerande ut. Dessa killar har elektrospunnet enstaka nanofibrer av PMMA blandat med laserfärgämnen för att producera fibrer med diametrar som sträcker sig från några hundra nanometer till några mikron.
Och när de bombarderas med externt ljus, fångar dessa fibrer ljus i sig vilket gör att hela fibern släpper. Ljuset kan också passera från en fiber till en annan, där de berörs.
Det som är intressant med detta tillvägagångssätt är att de kemiska egenskaperna hos fibrerna är lätta att modifiera. Camposeo och co säger att det är möjligt att göra fibrer som laserar vid ett brett spektrum av våglängder. Dessa nanostrukturer kan skräddarsys för att avge ljus i hela det synliga och i det nära-infraröda området, säger de.
Det finns många tillämpningar för dessa typer av fibrer, som kan tillverkas vid rumstemperatur till låg kostnad. Camposeo och co säger att enstaka nanofibrer kan användas i ett brett spektrum av fotoniska komponenter, till en kostnad som gör dem mer eller mindre disponibla. De kan också formas till en slags matta för att skapa textilier som håller. Vi räknar med att dessa egenskaper kan göra elektrospunna polymermattor till intressanta kandidater som ljusemitterande källor för att bygga aktiva textilier och smarta ytor med stor yta, för olika tekniska tillämpningar, säger de.
Det är en intressant möjlighet. Camposeo och co går inte in på detaljer om vad som skulle kunna bli möjligt med den här typen av komponenter och textilier. Så förslag i kommentarsfältet tack.
Ref: arxiv.org/abs/1311.7598 : Polymer nanofibrer som nya ljusemitterande källor och lasermaterial