Les premières nanofibres laser ouvrent la voie à des textiles laser doux et bon marché

Il fut un temps, il n'y a pas si longtemps, où les lasers étaient des appareils exotiques qui vivaient dans des laboratoires spécialisés et s'appuyaient sur une équipe d'experts pour les faire fonctionner. Tout cela a changé lorsque les physiciens ont découvert comment fabriquer des lasers à solide en utilisant les mêmes techniques qui ont rendu les puces de silicium si omniprésentes et bon marché. Aujourd'hui, si vous vivez dans le monde occidental, vous n'êtes probablement pas à plus de 5 mètres d'un laser en ce moment, peut-être dans un lecteur DVD, un pointeur laser ou un lecteur de disque.

Mais malgré leur omniprésence, les lasers sont encore relativement délicats à fabriquer et difficiles à incorporer dans autre chose que des dispositifs à semi-conducteurs tels que des puces informatiques. Les physiciens ont fait quelques progrès dans le dopage des fibres optiques pour qu'elles laser.

Mais ces fibres sont relativement grandes par rapport aux composants microélectroniques tels que les transistors et rigides par rapport aux fibres organiques telles que le coton et ont donc une utilité limitée. Il serait impossible de tricoter un pull en fibres optiques par exemple.

Cela pourrait changer maintenant grâce au travail d'Andrea Camposeo du Laboratoire national de nanotechnologie de l'Istituto Nanoscienze-CNR en Italie et de quelques amis. Ces gars-là ont trouvé un moyen de fabriquer des nanofibres organiques qui fonctionnent à des longueurs d'onde visibles. L'œuvre ouvre la voie à la fabrication de textiles laser, des feuilles entières de matériau qui émettent de la lumière en utilisant le procédé d'émission stimulée.

Pour fabriquer ces nanofibres, Camposeo et co utilisent le processus simple de l'électrofilage. Cela commence par une solution de polymère organique, tel que le PMMA ou le polystyrène, qui recouvre une surface conique connue sous le nom de filière.

Lorsqu'elle est placée dans un champ électrique, la charge s'accumule à l'extrémité du cône, provoquant la formation du liquide en une gouttelette qui est ensuite retirée de la surface, entraînant une chaîne de fluide avec elle. Au fur et à mesure que le solvant s'évapore, les molécules polymérisent en formant une nanofibre.

C'est un procédé bien connu et conventionnel. L'astuce que Camposeo et co ont mis au point est d'ajouter des colorants laser au mélange. Ce sont des molécules organiques qui peuvent absorber la lumière à une longueur d'onde et l'émettre à une longueur d'onde plus élevée. Ainsi, lorsqu'il est baigné de lumière à la longueur d'onde inférieure, le milieu émet une lumière laser à la longueur d'onde la plus élevée.

Les résultats semblent impressionnants. Ces gars-là ont électrofilé des nanofibres simples de PMMA mélangées à des colorants laser pour produire des fibres avec des diamètres allant de quelques centaines de nanomètres à quelques microns.

Et lorsqu'elles sont bombardées de lumière externe, ces fibres emprisonnent la lumière à l'intérieur, ce qui fait que la fibre entière est laser. La lumière peut aussi passer d'une fibre à l'autre, là où elles se touchent.

Ce qui est intéressant dans cette approche, c'est que les propriétés chimiques des fibres sont faciles à modifier. Camposeo et co disent qu'il est possible de fabriquer des fibres laser dans une large gamme de longueurs d'onde. Ces nanostructures peuvent être adaptées pour émettre de la lumière dans l'ensemble du visible et dans le proche infrarouge, disent-ils.

Il existe de nombreuses applications pour ces types de fibres, qui peuvent être fabriquées à température ambiante à faible coût. Camposeo et co disent que les nanofibres simples peuvent être utilisées dans une large gamme de composants photoniques, à un coût qui les rend plus ou moins jetables. Ils peuvent également former une sorte de tapis pour créer des textiles qui s'endorment. Nous prévoyons que ces propriétés peuvent faire des tapis polymères électrofilés des candidats intéressants en tant que sources émettrices de lumière pour la construction de textiles actifs et de surfaces intelligentes de grande surface, pour diverses applications techniques, disent-ils.

C'est une possibilité intéressante. Camposeo and co n'entrent pas dans les détails sur le genre de choses qui pourraient devenir possibles avec ce genre de composants et de textiles. Alors suggestions dans la section commentaires s'il vous plaît.

Réf : arxiv.org/abs/1311.7598 : Nanofibres polymères en tant que nouvelles sources électroluminescentes et matériau laser

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