Fysiker vid bland annat Umeå universitet har tagit fram en avancerad laser helt gjord av biomaterial – med hjälp av björklöv och jordnötskärnor. Den miljövänliga lasern kan i framtiden bli ett verktyg inom medicinsk diagnostik och bildteknik.
En studie vid Umeå universitet visar hur en så kallad random laser kan framställas helt av biologiska material. Det rör sig om en typ av laser där ljuset sprids många gånger inuti ett oordnat material innan det kommer ut som en fokuserad stråle.
Tekniken kan bli viktig för medicinsk avbildning och för att upptäcka sjukdomar tidigt, och har därför väckt stort intresse inom forskarvärlden. Men idag innehåller sådana lasrar ofta material som är giftiga, dyra eller svåra att tillverka.
– Vår studie visar att det går att tillverka avancerad optisk teknik på ett enkelt sätt med enbart lokala, förnybara material, säger Jia Wang, universitetslektor vid Institutionen för fysik, Umeå universitet, i ett pressmeddelande.
Laser lovande inom medicinsk avbildning
Random lasrar 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.
Kolprickar av björklöv
Forskarna skapade sin laser med hjälp av två vanliga naturmaterial: björklöv och jordnötskärnor. Av björklöven tillverkade de kolprickar på nanometerskala som fungerar som förstärkningsmedium, medan jordnötterna skars i små kuber med grova och ojämna ytor som 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.
– Tillverkningen av kolprickarna är enkel, i princip en tryckkokningsprocess i ett steg. I stället för att använda komplicerad teknik, gör jordnötskärnans naturliga mikrostruktur jobbet på egen hand, säger Jia Wang.
Kan vidareutvecklas till optisk tagg
Forskarna testade hur mycket energi som krävdes för att få lasern att sända ut ljus. Resultaten visar att den fungerar lika bra som konstgjort framställda lasrar.
– Potentialen hos den här biomaterialbaserade random lasern 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, säger Jia Wang vid Umeå universitet.
Björklöv kan bli nytt råmaterial till halvledare
Vetenskaplig artikel:
Biomaterial-based random lasers achieved from peanut kernel doped with birch leaf–derived carbon dots, Nanophotonics.
