Recientemente, por casualidad, un equipo de científicos del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Lausana, Suiza, y el Instituto de Tecnología de Tokio, Japón, utilizó pulsos láser ultrarrápidos de un láser de femtosegundo para irradiar átomos en vidrio de telurito y descubrió una mención de una sorprendente secreto.
Los átomos de vidrio de telurito irradiados por el láser de femtosegundo se reorganizaron, lo que permitió a los científicos descubrir una manera de convertir el vidrio de telurito en materiales semiconductores. ¿Por qué es sorprendente este descubrimiento? La razón principal es que cuando los materiales semiconductores se exponen a la luz solar, generan electricidad, lo que significa que en el futuro será posible transformar las ventanas de la vida cotidiana de las personas en dispositivos de detección y captación de luz de un solo material que, sin duda, tienen un gran potencial.
El equipo experimental del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Lausana (EPFL), Suiza, se topó con la formación de fases semiconductoras nanocristalinas de telurio en superficies de vidrio cuando intentaban comprender los procesos de autoorganización en el vidrio, lo que desencadenó la idea de explorar posibles propiedades fotoconductoras y dispositivos captadores de luz relacionados con ellas.
Los investigadores hicieron el descubrimiento modificando el vidrio y analizando los efectos con la ayuda de vidrio de telurito producido por colegas del Instituto de Tecnología de Tokio en Japón y un láser de femtosegundo.
Después de grabar un patrón simple de líneas en la superficie de vidrio de telurito de 1- cm de diámetro, se descubrió que el vidrio era capaz de generar corrientes eléctricas que duraban meses cuando se irradiaba en los espectros ultravioleta y visible.
Entonces, ¿cómo lo hace un láser de femtosegundo? Comienza con el principio del procesamiento con láser de femtosegundo.
El procesamiento con láser de femtosegundo es una tecnología de procesamiento avanzada basada en un mecanismo de ionización y absorción no lineal de múltiples fotones. Cuando se aplica un pulso de luz de femtosegundo a la superficie de un material o al interior de un material transparente, el área de acción del pulso de luz es extremadamente pequeña debido a la duración extremadamente corta del pulso de luz (nivel de femtosegundo), mientras que el La intensidad de la luz es extremadamente alta. En este caso, la energía del pulso láser no tiene tiempo de recorrer el punto de acción, de modo que la acción o procesamiento del pulso luminoso finaliza en un periodo de tiempo muy corto.
Este tiempo de acción extremadamente corto permite que la energía del pulso láser sea absorbida por el material principalmente a través de un proceso de absorción no lineal, en lugar de la absorción lineal convencional de energía de fotones. Debido a la absorción no lineal, la energía del pulso láser no se acumula en el material en forma de calor y, por lo tanto, el calor generado es casi insignificante.
Dado que se genera muy poco calor, prácticamente no hay daño térmico al material que se procesa, lo cual es una gran ventaja del procesamiento con láser de femtosegundo. Este tipo de procesamiento evita el efecto de transferencia de calor, lo que resulta en una precisión y resultados mucho mayores.
Esto se debe precisamente a que el procesamiento con láser de femtosegundo desencadena un fenómeno de ionización localizado desencadenado por el proceso de absorción multifotónica, que se amplifica aún más por eventos en cascada posteriores, como avalanchas y/o ionización en túnel.
En pocas palabras, cuando la estructura interna de un material se altera y se encuentra en un estado, se han creado las condiciones para que las fases del material recombinante sean más estables en comparación con sus contrapartes inicialmente subestables (vítreas o no vítreas).
En el caso del vidrio de telurito, a medida que su estructura cambia tras la exposición a un láser de femtosegundo, se forman semillas que consisten en grupos de átomos de telurio y eventualmente crecen hasta convertirse en nanocristales de telurito a medida que la fase de vidrio se descompone.
Inicialmente, el material no conduce electricidad y es incapaz de recoger fotones, pero una vez transformado con un láser de femtosegundo, su comportamiento local es completamente diferente.
Lo que también es sorprendente es que este trabajo no requiere una variedad de materiales para fabricar, sino que simplemente utiliza el láser para alterar localmente el material de modo que la región alterada se comporte de manera diferente al material original. El bajo costo y la simplicidad de usar un láser lo hacen escalable a cualquier tipo/tamaño de sustrato, simplemente escaneando el rayo láser sobre la superficie del material.
Todavía hay problemas con la investigación que deben comprenderse en profundidad, y todavía queda un proceso por recorrer para mejorar el rendimiento del dispositivo y llevar el concepto de la experimentación al aterrizaje industrial.
Uno de los grandes retos es lograr que las áreas mejoradas que absorben la luz sean también áreas invisibles a simple vista para que la ventana pueda mantener su funcionalidad y al mismo tiempo permita a las personas ver claramente a través del vidrio hacia el exterior, manteniendo el vidrio estéticamente. agradable.
Sin embargo, en esta etapa, algunas aplicaciones potenciales de la fotónica que requieren trabajo, como detectar y cuantificar la presencia de luz en longitudes de onda o rangos espectrales específicos, han podido beneficiarse de esto.
