Nasce o laser branco nos EUA

Como já sabemos, os lasers estão entre as principais invenções da era moderna, com um número de aplicações virtualmente impossível de listar.
No entanto, desde que foi criado em 1960, ninguém havia conseguido criar um laser que emitisse luz branca.

Alguns cientistas e engenheiros da Universidade do Estado da Flórida, nos Estados Unidos, provaram que os lasers semicondutores são capazes de emitir todo o espectro visível da luz, o que é crucial para produzir um laser branco.

Mas antes de falar sobre a invenção do laser branco, precisamos entender o porquê de sua importância.

A Luz

Apesar de toda esta notícia não aparentar ser muito importante, saiba que a Luz é basicamente necessária para a nossa sobrevivência no mundo que conhecemos hoje. Toda a nossa evolução foi desenvolvida tendo como base a luz, mesmo que não soubéssemos.

A luz tal como o som é um fenómeno de natureza ondulatória. A luz é uma radiação eletromagnética, que se propaga através de diferentes meios materiais, como o ar ou a água e também se propaga através do vazio na velocidade de 300 mil quilômetros por segundo.
Existem alguns tipos de objetos sólidos (chamados de opacos) que não se deixam atravessar pela luz.

A luz, ou luz visível como é fisicamente caracterizada, é uma forma de energia radiante. É o agente físico que, atuando nos órgãos visuais, produz a sensação da visão.

A radiação eletromagnética é medida como uma frequência em Hertz, O som também tem sua medida em Hertz, assim como todas as coisas no universo são medidas em Hertz. O Hertz, é a quantidade de vezes que o efeito acontece em um segundo. Como exemplo, a energia elétrica que recebemos em casa no Brasil opera na faixa de 60Hz, ou seja, são 60 pulsos elétricos por segundo. A luz por sua vez, é a mesma coisa, só que com a radiação eletromagnética.

A luz que percebemos tem como característica sua freqüência que vai da faixa de 4. 10(elevado a 14) HERTZ com o vermelho até a faixa 8.10(elevado a 14) HERTZ com o violeta.
Esta faixa é a o nosso Sol mais emite e por isso os órgãos visuais de todos os seres vivos estão adaptados a ela, e não podem ver além desta, como por exemplo, a radiação de Rádio, a de Micro-Ondas, a Infravermelha, a Ultravioleta, os raios X e os raios Gama

Corpos luminosos e iluminados

Todos os corpos que possuem luz própria são corpos luminosos, enquanto que os corpos que apenas refletem a luz são corpos iluminados.
Sem a luz emitida pelo Sol (que é a nossa principal fonte de luz) ou por outro corpo luminoso, os nossos olhos não conseguiriam ver os objetos que não têm luz própria (os corpos iluminados).

A maior parte dos corpos que nos rodeiam são corpos iluminados.
A Lua ou até o nosso planeta Terra, uma árvore, uma laranja ou um livro, são corpos iluminados.
O Sol, as estrelas, uma lâmpada iluminada ou uma vela acesa são corpos luminosos.

Fontes de Luz

Tudo o que pode ser detectado por nossos olhos, e por outros instrumentos de fixação de imagens como câmeras fotográficas, é a luz de corpos luminosos que é refletida de forma difusa pelos corpos que nos cercam.
Fonte de luz são todos os corpos dos quais se podem receber luz, podendo ser fontes primárias ou secundárias.

Fontes primárias: Também chamadas de corpos luminosos, são corpos que emitem luz própria, como por exemplo, o Sol, as estrelas, a chama de uma vela, uma lâmpada acesa,…
Fontes secundárias: Também chamadas de corpos iluminados, são os corpos que enviam a luz que recebem de outras fontes, como por exemplo, a Lua, os planetas, as nuvens, os objetos visíveis que não têm luz própria,…

O Laser Branco

Entendendo o que é a luz, podemos entender que nossa tecnologia está conseguindo gerar luminosidade e basicamente já domina as frequências do espectro eletromagnético visível aos olhos bem como já sabe também dominar os comprimentos de onda, uma vez que consegue usar esta radiação para criar feixes de laser (luz concentrada) nestas frequências visíveis. Mas a ideia de um laser branco parece estranha, uma vez que um laser pode conter exatamente uma única cor proveniente de uma faixa de frequência e de um comprimento de onda específico.

Mas a possibilidade de gerar luz branca foi demonstrada em 2011 nos Laboratórios Sandia, nos Estados Unidos, usando quatro grandes lasers independentes e de alta potência e isso gerou mais pesquisa sobre a grande questão.

Fan Fan e seus colegas da Universidade do Estado da Florida integraram as pesquisas com os dados provenientes do experimento nos laboratórios Sandia e agora construíram um laser branco integrado usando semicondutores, o que significa que se trata de um dispositivo integrado, miniaturizado e prático.

Como era necessária a combinação de semicondutores muitos diferentes, o resultado final acabava sofrendo interferência na reflexão das luzes.
Foi então que o grande talento da equipe permitiu desenvolverem uma técnica para costurar os átomos dos diversos materiais emissores de luz para compor uma estrutura única. O coração da nova tecnologia é uma folha com poucos nanômetros de espessura e formada por um composto de zinco, cádmio, enxofre e selênio. A folha é dividida em diferentes segmentos e quando recebe um pulso de luz, a parte rica em cádmio e selênio emite luz vermelha; a seção com cádmio e enxofre emite a luz verde; e, o segmento com zinco e enxofre, a luz azul. Assim eles conseguiram criar um emissor das três cores elementares do padrão RGB – vermelho, verde e azul.

A pesquisa visou testar a novidade em diferentes estágios, indo desde a fase gasosa, líquida e sólida dos diferentes materiais que compõem essa nanofolha. Com isso, foi possível atingir uma variação de pulso de luz que pode entregar 70% mais cores dos que as fontes tradicionais. Isso garantia uma melhor eficiência, já que uma tela com LEDs produz até 150 lumens por watt de eletricidade, enquanto os lasers conseguem produzir mais de 400 lumens por watt.

Iluminação a Laser

Naquela pesquisa de 2011, o interesse era demonstrar que a luz branca produzida pelos lasers, assim como pelos LEDs, era confortável ao olho humano, o que abriu a possibilidade do uso dos lasers para iluminação de ambientes internos e externos.

À esquerda, iluminada por lasers. À direita, lâmpada comum.

A descoberta foi importante porque os LEDs, já amplamente aceitos como substitutos mais eficientes e mais resistentes do que a centenária tecnologia de lâmpada incandescente de tungstênio, desperdiçam muita energia, pois perdem em eficiência em correntes elétricas superiores a 0,5 amperes. No entanto, a eficiência de uma tecnologia laser de diodo, melhora em correntes mais elevadas, proporcionando ainda mais luz do que os LEDs em amperagens elevadas, podendo ser no futuro ainda mais eficiente que as LEDs atuais.

A pouca pesquisa feita em lasers de diodo para a iluminação até agora se explica por causa de uma suposição generalizada de que aos olhos humanos seriam desagradáveis a luz branca baseada em laser. Esta luz é composta por quatro bandas estreitas de comprimentos de ondas: azul, vermelho, verde e amarelo, e é muito diferente da luz solar pois, por exemplo, o sol combina um amplo espectro de comprimentos de onda sem intervalos entre elas (pode pensar simbolicamente em muitos tons de cores).

No entanto, o teste feito com a imagem acima provou o contrário e mostrou que a confortabilidade da visão com a iluminação proveniente de lasers de diodo é até mesmo melhor do que com a iluminação de LED.

Li-FI

Outra possibilidade de uso do laser branco é na transmissão de dados por luz, ou Li-fi – Li-Fi é uma referência às redes Wi-Fi atuais, onde o Wi de wireless (sem fios) é substituído pelo Li de Light (luz). Um Li-Fi com laser pode ser até 100 vezes mais rápido do que a tecnologia com LEDs atualmente em desenvolvimento, que já é 10 vezes mais rápida do que o Wi-Fi.

O dispositivo demonstrado pela equipe depende de um outro laser para “bombear” os elétrons para seu meio de amplificação, onde a luz laser branca é emitida.

E aí? O que achou?

 

 

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