En laser där den ljusförstärkande delen består av kolprickar från björklöv och ljusspridande jordnötskärnor – det har byggts av fysiker vid Umeå universitet och universitetet i Shenzen. Miljövänlig laser kan bli ett billigt och lättillgängligt verktyg för bland annat medicinsk diagnostik och bild.
Resultaten har publicerats som en studie i den vetenskapliga tidskriften Nanophotonics. Sstudien visar att det går att tillverka avancerad optisk teknik på ett enkelt sätt med enbart lokala, förnybara material
Lasern är en så kallad randomlaser – en typ av laser där ljuset sprids många gånger inuti ett oordnat material innan det kommer ut som en fokuserad stråle.
Tekniken ska enligt forskarna ha potential för bland annat medicinsk avbildning och för att upptäcka sjukdomar i ett tidigt skede. Sådana lasrar innehåller idag ofta material som är giftiga, dyra eller komplicerade att tillverka.
Jia Wang och hennes kollegor skapade sin laser med hjälp björklöv – Umeå är ”björkarnas stad” – och jordnötskärnor. Av björklöven tillverkade de kolprickar på nanometerskala som fungerar som förstärkningsmedium. Jordnötterna skars i små kuber, vars grova och ojämna ytor hjälper till att fånga och sprida ljuset.
Själva lasern drivs fortfarande av en extern ljuskälla, men de funktionella delarna som sprider och förstärker ljuset är helt framställda av biomaterial.
 |
| Jia Wang |
– Tillverkningen av kolprickarna är enkel, i princip en tryckkokningsprocess i ett steg. Istället för att använda komplicerad teknik, gör jordnötskärnans naturliga mikrostruktur jobbet på egen hand berättar Jia Wang, universitetslektor vid Institutionen för fysik, Umeå universitet, och en av studiens författare.
Forskarna testade hur mycket energi som krävdes för att få lasern att sända ut ljus, och resultaten visade att den fungerar lika bra som konstgjort framställda lasrar.
– Potentialen hos den här biomaterialbaserade randomlasern sträcker sig längre än till biomedicinska tillämpningar. Tack vare sin låga kostnad, förnybarhet och säkerhet skulle den också kunna utvecklas till en optisk tagg som kan användas för att verifiera äkthet hos värdefulla dokument, lyxvaror och elektroniska produkter.
Jia Wangs forskargrupp har länge jobbat med att utnyttja lokala, förnybara resurser till ny teknik. För två år sedan publicerade de en studie som visade hur björklöv, plockade på Umeå universitets campus, kan användas för att tillverka organiska halvledare som bland annat finns i tunna tv- och mobiltelefonskärmar.
Randomlasrar är lovande för medicinsk avbildning och tidig sjukdomsdiagnostik eftersom de kan ge ifrån sig intensivt men diffust ljus som tränger in i vävnad utan att skada den. Till skillnad från vanliga lasrar – som sänder ut ljus i en mycket smal och riktad stråle – sprider en random laser sitt ljus i många riktningar. Det gör att den kan belysa biologiska prover mer jämnt och ge detaljerad information om strukturer inuti vävnaden.
Det finns några få tidigare studier med random lasrar gjorda av biologiska material, till exempel pärlemorskal eller korallskelett kombinerade med klorofyll.
Den vetenskapliga studien finns här (länk)
BILD:
Hans Karlssom (Jia Wang)
Zhihao Huang (aktiverad laser)