Pesquisadores do Technion demonstraram, pela primeira vez, que as emissões de laser podem ser criadas por meio da interação de ondas de luz e água. Este "laser de ondas de água" poderia algum dia ser usado em minúsculos sensores que combinam ondas de luz, ondas sonoras e de água, ou como um recurso em dispositivos microfluídicos "lab-on-a-chip" usados ​​para estudar biologia celular e testar novas terapias medicamentosas.

Por enquanto, o laser de ondas de água oferece um "playground" para os cientistas que estudam a interação da luz e do fluido em uma escala menor do que a largura de um cabelo humano, os pesquisadores escrevem no novo relatório, publicado na semana passada em Nature Photonics .

O estudo foi conduzido pelos alunos do Instituto de Tecnologia de Israel, do Technion-Israel, Shmuel Kaminski, Leopoldo Martin, e Shai Maayani, sob a supervisão do Professor Tal Carmon, Chefe do Centro de Optomecânica da Faculdade de Engenharia Mecânica do Technion. Carmon disse que o estudo é a primeira ponte entre duas áreas de pesquisa que antes eram consideradas não relacionadas entre si:óptica não linear e ondas de água.

Um laser típico pode ser criado quando os elétrons nos átomos ficam "excitados" pela energia absorvida de uma fonte externa, fazendo com que emitam radiação na forma de luz laser. O professor Carmon e seus colegas agora mostram pela primeira vez que as oscilações das ondas de água dentro de um dispositivo líquido também podem gerar radiação laser.

A possibilidade de criar um laser por meio da interação da luz com as ondas de água não foi examinada, Carmon disse, principalmente devido à enorme diferença entre a baixa frequência das ondas de água na superfície de um líquido (aproximadamente 1, 000 oscilações por segundo) e a alta frequência das oscilações das ondas de luz (10 ¹⁴ oscilações por segundo). Essa diferença de frequência reduz a eficiência da transferência de energia entre as ondas de luz e água, que é necessário para produzir a emissão do laser.

Para compensar esta baixa eficiência, os pesquisadores criaram um dispositivo no qual uma fibra óptica fornece luz em uma pequena gota de octano e água. Ondas de luz e ondas de água passam várias vezes (cerca de um milhão de vezes) dentro da gota, gerando a energia que sai da gota como a emissão do laser de ondas de água.

A interação entre a luz da fibra óptica e as vibrações minúsculas na superfície da gota são como um eco, os pesquisadores notaram, onde a interação das ondas sonoras e a superfície pela qual elas passam pode fazer um único grito audível várias vezes. A fim de aumentar este efeito de eco em seu dispositivo, os pesquisadores usaram altamente transparente, líquidos escorrendo, para encorajar interações de luz e gotículas.

Além disso, uma gota d'água é um milhão de vezes mais macia do que os materiais usados ​​na tecnologia laser atual. A pressão mínima aplicada pela luz pode, portanto, causar a deformação da gota que é um milhão de vezes maior do que em um dispositivo optomecânico típico, que pode oferecer maior controle das emissões e capacidades do laser, disseram os cientistas do Technion.