Nanopartículas ópticas no lineales funcionales sintetizadas por ablación láser

Tipos de nanopartículas ópticas no lineales fabricadas por ablación láser. Crédito: Compuscript Ltd.

La óptica no lineal es una dirección de investigación importante con varias aplicaciones en la fabricación de láser, la fabricación de nanoestructuras, el diseño de sensores, la optoelectrónica, la biofotónica y la óptica cuántica, etc. Los materiales ópticos no lineales son los bloques de construcción fundamentales, que son críticos para amplios campos que van desde la investigación científica , producción industrial, militar. Después de muchos años de desarrollo, la óptica no lineal se ha convertido en los pilares de varias investigaciones de vanguardia y sistemas ópticos ampliamente utilizados, incluida la fabricación por láser, imágenes ópticas, procesamiento de información y comunicaciones, así como litografía a nanoescala. Los avances en este tema pueden potencialmente impulsar muchas disciplinas.

Las nanotecnologías han allanado el camino para diseñar nuevos materiales y romper los límites convencionales de la óptica no lineal. Las nanopartículas son uno de los miembros más importantes que se estudian ampliamente, que tiene una larga historia de miles de años. Las nanopartículas demuestran un gran potencial debido a su flexibilidad para diseñar y mejorar sus propiedades ópticas no lineales superiores a las de sus contrapartes a granel. En la última decada, dispositivos ópticos y componentes basados ​​en óptica no lineal nanopartículas están recibiendo cada vez más atención debido a su rendimiento mejorado y capacidades multifuncionales. Muchos de ellos también muestran una buena biocompatibilidad, lo que amplía el ámbito de aplicación de los dispositivos ópticos no lineales.

Por lo tanto, las nanopartículas se utilizan ampliamente para aplicaciones ópticas no lineales. Para la síntesis de nanopartículas, sigue siendo un desafío cómo producir nanopartículas ópticas no lineales a gran escala, alta repetibilidad y bajo costo. Para hacer frente a este desafío, se han investigado varios enfoques de síntesis. Química y ablación laser Los enfoques son dos métodos de síntesis primarios. Los enfoques químicos son útiles para producir nanopartículas a escala industrial. Para los enfoques químicos, también existen limitaciones, incluidas las impurezas y la aglomeración. Por otro lado, la ablación láser es un método más directo, ecológico y universal para la síntesis de nanopartículas ópticas no lineales. Se ofrece gran flexibilidad y posibilidades para aplicaciones basadas en nanopartículas ópticas no lineales para cumplir con los requisitos de diferentes dispositivos.

El grupo de investigación del Prof. Hong Minghui de la Universidad Nacional de Singapur revisa los últimos avances en la óptica no lineal relacionado con la amplitud/intensidad de la luz. La absorción saturable y la limitación óptica son dos fenómenos no lineales para describir el cambio de transmisión de un sistema material. La absorción saturable es el proceso cuando la absorción de luz disminuye con la intensidad de la luz. En otras palabras, un material con absorción saturable tiende a ser más “transparente” bajo una irradiación de luz incidente más intensa. Los materiales con absorción saturable se utilizan ampliamente para fabricar láseres de alta potencia.

Por otro lado, la limitación óptica describe el efecto contrario. Un material limitador óptico reduce la transmisión de luz cuando aumenta la intensidad de la luz. Por lo tanto, la limitación óptica también se denota como absorción saturable inversa. También es un efecto crítico con aplicaciones que van desde materiales de protección, armas militares, conmutación óptica hasta fuentes láser de alta potencia.

A pesar de su importancia, tanto la absorción saturable como la limitación óptica normalmente requieren luz incidente de alta intensidad. Por lo tanto, se observan principalmente en dispositivos que utilizan un láser pulsado con un pico de potencia alto. Esta condición posiblemente puede resultar en daño óptico permanente. También es un cuello de botella crítico para limitar las aplicaciones prácticas por el diseño complicado y el costo de los láseres de alta potencia. La investigación de materiales adecuados con propiedades no lineales superiores es una dirección de investigación principal en este campo. El progreso no solo promoverá en gran medida el rendimiento de los sistemas ópticos no lineales actuales, sino que también generará nuevas oportunidades para diseñar dispositivos funcionales para abordar las crecientes necesidades de óptica cuánticasensores avanzados, inteligencia artificialcomputadoras ópticas de próxima generación y muchos otros temas de vanguardia.

Esta revisión, publicada en Ciencias optoelectrónicas, resume los avances recientes en esta dirección, que se centra más en las metodologías con una serie de casos de estudio como la iluminación. También cubre temas extendidos para proporcionar puntos de vista adicionales sobre sus principales ventajas y logros. Los desafíos y las tendencias de investigación futuras son otro enfoque, con los últimos trabajos de investigación para presentar nuevas oportunidades y potenciales. Se resume el desarrollo de las nanopartículas ópticas no lineales sintetizadas por ablación láser, lo que demuestra su capacidad para mejorar el rendimiento y múltiples funciones. Síntesis de nanopartículas por láser la ablación demuestra ser un enfoque físico ecológico, eficiente y universal, versátil para la síntesis rápida en un solo paso y la producción en masa potencial.


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Más información:
Lianwei Chen et al, nanopartículas ópticas no lineales funcionales sintetizadas por ablación láser, Ciencias optoelectrónicas (2022). DOI: 10.29026 / oes.2022.210007

Proporcionado por Compuscript Ltd

Citación: Nanopartículas ópticas no lineales funcionales sintetizadas por ablación láser (31 de mayo de 2022) consultado el 31 de mayo de 2022 en https://phys.org/news/2022-05-funcional-nonlinear-optical-nanopartículas-laser.html

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