"Hamburan cahaya" dan "kinerja optik" adalah dua konsep yang biasanya kepala di arah yang berlawanan, tetapi mereka baru-baru ini telah ditunjukkan untuk berjalan gembira tangan-di-tangan. Hasilnya adalah laser output yang mengesankan dari beberapa bahan komposit baru dan potensi untuk membuat komersial solid-state laser dye.
Dalam sebuah artikel di Bahan Advanced , Dr Inmaculada Garcia-Moreno dan rekan-rekannya di Instituto de Quimica-Fisica "Rocasolano" dan Instituto de Tecnologia de Ciencia y Polímeros di Madrid telah menunjukkan bahwa nanopartikel tertentu ditambahkan ke pewarna laser dapat menghamburkan cahaya di cara yang meningkatkan efisiensi tindakan laser materi serta membuat bahan lebih mudah untuk menangani.
Laser terbuat dari zat warna dapat disetel melalui panjang gelombang terlihat sangat luas, dari ultraviolet dekat dengan inframerah. Mereka dapat berdenyut pada energi tinggi dan digunakan untuk aplikasi mulai dari pemisahan isotop dan pemantauan pencemaran terhadap terapi kanker dan penghapusan tato. Sebagai pewarna yang digunakan adalah cairan sering membantu jika mereka dapat dimasukkan ke dalam bahan padat. Bahan polimer organik yang biasanya digunakan untuk tujuan ini, dan partikel anorganik sering ditambahkan untuk meningkatkan stabilitas fisik dan sifat penanganan. Sayangnya, aditif anorganik biasanya memiliki efek merugikan pada sifat optik dari komposit, seperti transparansi dan kemampuan laser.
Namun, sebagai peneliti Spanyol telah menunjukkan, jika bahan anorganik terdiri dari partikel yang baik cukup kecil dan didistribusikan secara acak cukup, maka transparansi komposit tidak terpengaruh dan emisi dari pewarna sebenarnya ditingkatkan.
Kimia yang telah membuat ini mungkin adalah penggunaan nanopartikel dari silsesquioxane oligomer polyhedral (POSS) untuk komponen anorganik. POSS adalah bahan silikon dan oksigen berbasis yang dapat mudah dimasukkan ke dalam matriks organik. Nanopartikel ditemukan tersebar pada tingkat molekuler. Fisika di balik peningkatan laser adalah fenomena yang dikenal sebagai "laser acak membingungkan", di mana cahaya koheren yang dipancarkan oleh pewarna tersebar lemah oleh nanopartikel POSS, menyebabkan ia memiliki jalan panjang dalam material dan memberikan umpan balik tambahan.
Para peneliti awalnya merasa sulit untuk menyadari bahwa bahan yang homogen dengan nanopartikel dalam kisaran 0,5-4 nm bisa mempertahankan hamburan, tetapi mampu menunjukkan bahwa tidak hanya itu terjadi, tetapi efeknya independen dari jenis molekul pewarna yang digunakan dan photophysics mereka. "Jadi," Dr Garcia-Moreno klaim, "dye-doped POSS solusi dapat didefinisikan sebagai semacam media keuntungan yang universal, mengatasi spesifisitas pewarna / host yang telah diakui sebagai salah satu keterbatasan terbesar dari sistem ini laser."
Keuntungan lainnya termasuk "sintesis mudah dari POSS berbasis bahan hibrida" dan "secara signifikan meningkatkan fisik mereka, termal, dan sifat optik dibandingkan dengan bahan yang digunakan sampai sekarang untuk memasukkan pewarna penguat". Para peneliti itu melihat kemungkinan menggunakan bahan-bahan hibrid baru sebagai sumber alternatif untuk perangkat optoelektronik, bersaing dengan polimer dendronized atau dicangkokkan. "Para POSS berbasis bahan menunjukkan potensi untuk menghidupkan laser solid-state praktis, komersial, mudah-untuk-menangani, dan stabil pewarna."