Обнаружено неорганическое вещество, состоящее из атомов бора и водорода и не содержащее атомов углерода, которое в растворенном состоянии может генерировать лазерное излучение.
В работе, опубликованной международным научным коллективом в журнале Nature Communications, показано, что новое вещество представляет устойчивую к деградации среду для эффективной лазерной генерации в синей области спектра, что среди прочего представляет интерес в таких приложениях, как спектроскопия и обработка материалов.
Первый лазер был создан в 1960 году, и сейчас, 55 лет спустя, все еще идет поиск новых материалов, на основе которых можно создать эффективный, перестраиваемый и стабильный лазер с синим излучением, который к тому же будет недорогим и не требующим сложного производства и обслуживания. «В настоящее время существует широкий спектр коммерчески доступных материалов, которые близки к выполнению этих требований, но они имеют ряд практических неудобств. В нашем исследовании мы представляем решение, которое направлено внести вклад в преодоление этих ограничений», уточняет Инмакулада Гарсия-Морено, исследователь Испанского Национального Научного Совета из Института физической химии Рокасолано.
Новое применение для известного соединения.
Несмотря на то, что гидриды бора, или бораны – материал далеко не новый для исследователей, это первый случай их использования для получения лазерного излучения. «Мы сконцентрировали нашу работу на растворах анти-B18H22, кластероподобных молекул с архитектурой, напоминающей расколотый футбольный мяч», говорит Майкл Лондесбороу, специалист по боранам из Института неорганической химии Академии Наук Чешской Республики. Из всех лазерных материалов, известных до сих пор, бораны, с точки зрения структуры и свойств, наиболее близки к органическим красителям, которые позволяют создавать эффективные перестраиваемые лазеры (т.е. лазеры с очень высокой энергией и изменяемой в определенных пределах длиной волны), но молекулы которых легко разрушаются, что приводит к необходимости частого обновления лазерной среды.
Новый лазерный материал на основе борана демонстрирует большую устойчивость, которая превосходит или не уступает многим коммерчески доступным наиболее современным синим красителям, используемым для лазерной генерации. Столь высокая устойчивость к деградации означает, что время работы жидкой лазерной следы может быть увеличено, что позволит уменьшить текущие расходы, профессиональные риски и влияние на окружающую среду, связанные с обслуживанием лазерных установок, поскольку красители являются токсичными и легковоспламеняющимися веществами.
Команда исследователей планирует синтез новых боранов, с излучением на других длинах волн (т.е. с другим цветом), так как это откроет двери для ряда применений. В качестве примера можно привести дерматологию (нанесение татуировок, удаление шрамов или акне), а также лечение повреждений кровеносных сосудов. «Должно быть проведено еще очень много работы, прежде чем эти смеси будут доступны на рынке, но с точки зрения научной значимости это открытие представляет собой важную веху в истории лазеров, так как существует не так много случаев обнаружения способности к лазерной генерации у нового семейства материалов», заключает Луис Сердан, исследователь Испанского Национального Научного Совета из Института физической химии Рокасолано. Доктор Майкл Лондесбороу соглашается: «Мы очень впечатлены этим открытием. Бораны, с их уникальной молекулярной структурой и высокой стабильностью к излучению, представляют новый, ранее неиспользованный ресурс лазерной технологии.»
Ссылка на публикацию:
1. Luis Cerdán, Jakub Braborec, Inmaculada Garcia-Moreno, Angel Costela, Michael G. S. Londesborough. A borane laser. Nature Communications, 2015; 6: 5958.