Ученые из Швеции и Китая недавно опубликовали потрясающие результаты своего исследования: им удалось разработать случайный лазер, основу которого составляют исключительно природные компоненты – березовая листва и арахис.
Отличительной особенностью случайных лазеров является отсутствие направленного излучения света, в отличие от классических лазеров. В обычном лазере активная область находится между двумя зеркалами оптического резонатора, где одно из них имеет полупрозрачную структуру. Атомы этой области усиливают свет, который затем выводится через полупрозрачное зеркало узконаправленным лучом. Случайный же лазер функционирует без использования зеркал; его активная среда представляет собой — зернистый материал, в котором свет рассеивается случайным образом и усиливается вдоль сложных траекторий. Места, в которых свет покидает такой лазер, зависят от случайной внутренней структуры материала.
Ранее мы освещали работы, где использовались природные структуры, такие как перья павлина, крылья бабочек и кораллы для создания случайных лазеров. В данном исследовании ученые проводили эксперимент с арахисом. Предварительно ядро арахиса нарезалось на образцы размером 6 мм х 5 мм х 2,3 мм. После этого через шприц в эти фрагменты вводили спиртовой раствор, содержащий углеродные точки, синтезированные из березовых листьев.
Важно отметить, что этот процесс требует многократных инъекций. Обработанное ядро арахиса переводили в нагревательную стадию и нагревали до 60 °C в течение 10 минут для рассеивания растворителей. Наконец, обработанное ядро арахиса охлаждали до комнатной температуры для получения готовой активной среды для генерации случайного лазерного излучения.
Полученные данные свидетельствуют о высокой эффективности лазера на арахисе, сопоставимой с возможностями искусственно спроектированных лазерных систем.
Случайные лазеры на основе биоматериалов обладают уникальными преимуществами, открывающими широкие перспективы для их применения в различных областях. В отличие от стандартных лазеров, такие биолазеры характеризуются менее выраженной пространственной когерентностью. Это свойство упрощает процесс создания изображений и существенно уменьшает нежелательные артефакты при визуализации. Следовательно, случайные лазеры на основе биоматериалов обещают стать идеальной заменой традиционным лазерным источникам в приложениях биологической лазерной визуализации. Характеристики случайно генерируемых лазеров с использованием биоматериалов тесно связаны со структурой их внутренней наноструктуры, определяющей уникальность и высокую степень невоспроизводимости, обусловленную процессами самоорганизации или обработкой биологических компонентов. Это позволяет применять такие лазеры как надежные и практически неуловимые оптические метки для идентификации подлинности важных документов, эксклюзивных товаров или электронного оборудования.