Um novo estudo mostra que o material corante orgânico combinado com nanoestruturas metálicas pode fornecer dinâmica de laser ultrarrápida com pulsos de laser curtos e de aparecimento rápido.

"Queríamos descobrir com que rapidez podemos ligar e desligar nosso dispositivo a laser. Gerar pulsos de laser rapidamente pode ser muito útil no processamento de informações e pode melhorar a resposta de alguns dispositivos optoeletrônicos, "explica o pesquisador de pós-doutorado Konstantinos Daskalakis na Aalto University.

As amostras utilizadas nos experimentos são feitas de nanopartículas de ouro colocadas em vidro e imersas em meio orgânico, material emissor de luz. As nanopartículas são organizadas muito próximas umas das outras em uma matriz quadrada. Os campos elétricos localizados em torno das partículas resultam em intensidades de campo elevadas que aceleram a dinâmica molecular no corante orgânico.

Os campos eletromagnéticos e as partículas condutoras de ouro interagem entre si e com o corante orgânico para gerar um pulso de laser direcional ultrarrápido, um trilionésimo de segundo de duração.

A geração de um laser deste tipo é promissora para a comutação e detecção totalmente óptica e irá potencialmente melhorar a velocidade das telecomunicações ópticas e o desempenho de dispositivos que usam luz para processar informações, como câmeras e transistores.

Nanolasers muito pequenos geralmente não fornecem feixes claramente direcionais. Organizar nanopartículas em uma matriz melhora consideravelmente a direcionalidade. Esses lasers já foram criados em vários laboratórios do mundo, mas seu potencial para pulsos ultrarrápidos não foi provado antes dos experimentos conduzidos na Aalto University.

Medir as propriedades dos pulsos é muito exigente devido à sua tremenda velocidade.

"A principal conquista aqui é que conseguimos demonstrar experimentalmente que os pulsos de laser são realmente ultrarrápidos. O laser ocorre em modos ópticos que são híbridos de luz e o movimento de elétrons em metal. Esses modos são chamados de ressonâncias de rede de superfície, "explica o professor Päivi Törmä da Academia.

A luz do laser é primeiro comprimida pelas nanopartículas metálicas em dimensões abaixo do comprimento de onda, e então escapa dos modos de ressonância da rede de superfície como um picossegundo rápido, pulso de laser concentrado.

"Esses tipos de lasers de matriz de nanopartículas de metal são excelentes para gerar radiação laser pulsada com alta velocidade de modulação, "diz o estudante de doutorado Aaro Väkeväinen.

O pulso gerado a partir do laser de arranjo de nanopartículas é tão rápido que não há câmeras eletrônicas convencionais que possam capturar sua dinâmica. Os pesquisadores usaram outro laser como uma "câmera, "tirando fotos muito rápidas do minúsculo laser. O método é chamado de espectroscopia de bomba-sonda.