Ley de Malus óptica y la fotoacústica.

Publicamos un artículo en Optics Express, puedes leerlo gratis, y te presentamos el resumen del artículo, con tono de divulgación general para que todos lo disfruten.

Primero la ley de Malus es una descripción de la intensidad de la luz polarizada linealmente cuando pasa a través de otro polarizador lineal (llamado analizador). Es una ley bien conocida y tiene aplicaciones para diseñar pantallas planas de cristal líquido, también en cine tridimensional.

La ley de Malus para materiales absorbentes se puede escribir como:donde


Aquí, I_A es la intensidad a la salida del polarizador analizador, I_M es la intensidad máxima que puede salir, I_m es la intensidad mínima registrada, el ángulo theta es el ángulo de incidencia. P también es llamado el contraste.

Ahora, bien, muchos materiales presentan estructura diferente cuando los ves en una dirección u otra. Por ejemplo, los resortes que forman una cama, de canto se ve diferente la distribución de los resortes, que cuando vez a los resortes desde arriba. En estos casos se puede emplear la transmisión de la luz para encontrar la estructura de los materiales. Sin embargo, muchos materiales no son transparentes (e.g. polímeros densos).

Una alternativa barata para encontrar las direcciones y simetrías de muchos materiales opacos es la fotoacústica, en particular la fotoacústica de láser pulsado. Esta técnica consiste en usar pulsos láser en una muestra absorbente, la luz calentará momentáneamente a las moléculas, ellas vibraran y causará una onda mecánica (sonido), la perturbación se puede detectar con un micrófono y después se puede analizar en una computadora.

Para demostrarlo empleamos un polarizador lineal convencional, el cual es ligeramente absorbente de la luz. Repetimos el experimento óptico de la ley de Malus (como experimento de control) y a la vez detectamos la señal fotoacústica. Encontramos una excelente correlación entre las dos señales, son complementarias y simétricas.

Esta experiencia puede servir para estudiar estructuras opacas o translucidas en otros materiales. Pero también, es una plataforma para estudiar la relación de los fotones y sus homólogos en las ondas mecánicas.


Referencia:

Torres-Zúñiga, V., Castañeda-Guzmán, R., Pérez-Ruiz, S., Morales-Saavedra, O., & Zepahua-Camacho, M. (2008). Optical absorption photoacoustic measurements for determination of molecular symmetries in a dichroic organic-film Optics Express, 16 (25) DOI: 10.1364/OE.16.020724

Comportamiento Z-Scan de nueva molécula dendrímera

Los dendrímeros son polímeros con muchas ramas en una muy bien definida estructura. Están compuestos por un núcleo de donde las ramas se conectan. De acuerdo con su forma se dividen en dos tipos: los que repiten sus unidades uniformemente alrededor del núcleo, por lo que muestran una forma circular o elíptica; y los que repiten su estructura en una dirección, por lo que el núcleo es la zona más estrecha de la molécula, por lo cual tienen una forma cónica.

A estas moléculas se les puede agregar diferentes tipos de grupos funcionalizados al núcleo, por lo cual son versátiles para aplicarlos en diferentes campos tecnológicos: catálisis, biomedicina, energía o sistemas de transferencia de carga, sensores, entre otros.

En nuestro más reciente artículo de colaboración (que puedes bajar gratis), aplicamos la técnica de Z-scan para analizar las propiedades óptico no-lineales de una recién sintetizada familia de moléculas dendrimeras en el formato de película delgada, depositadas por medio de la técnica spin-coating.

Comprobamos que en el régimen no resonante de la molécula (región de poca absorción óptica) el coeficiente refractivo no-lineal es del orden de 10^{-2} esu, lo que es un valor alto. Posiblemente promovido por los pirenos en la molécula. Además, con mediciones de Z-scan en función de la polarización comprobamos la estructura amorfa de las películas y actividad positiva del índice de refracción.

Futuros trabajos de esta molécula se deben pueden centrar en las contibuciones electrónicas y térmicas en las no-linealidades cubicas y su comportamiento insertados en diferentes matrices.

Referencia:

Morales-Espinoza EG, Lijanova IV, Morales-Saavedra OG, Torres-Zuñiga V, Hernandez-Ortega S, & Martínez-García M (2011). Synthesis of porphyrin-dendrimers with a pyrene in the periphery and their cubic nonlinear optical properties. Molecules (Basel, Switzerland), 16 (8), 6950-68 PMID: 21844843

Fotoacústica polarizada para detectar orientación en moléculas de azobenceno de una película delgada

A principios de febrero de este año les mostramos la imagen de un arreglo experimental y les preguntamos qué se podía medir con ese dispositivo.

Pues bien, ese arreglo experimental, ahora, corresponde a nuestro más reciente artículo de aplicaciones de fotoacústica de láser pulsado con haces polarizados en materiales birrifringentes organicos. : D

Es decir, la rápida absorción/desabsorcion de la energía proveniente de los energéticos pulsos laser, puede provocar la generación de una onda de presión (acústica). La onda acústica tiene información sobre la estructura del material en que viaja, información obtenida en el momento que se absorbe la luz, como en el transcurso del viaje de la onda acústica.

Pues bien, como una continuación de nuestro artículo sobre la reconstrucción de la ley de Malus desde un punto de vista de absorción de la luz, en este nuevo artículo reportamos el monitoreado y desalineación promedio en unidades de azobenceno (inicialmente orientadas por medio del proceso de corona poling), que son usadas en materiales paraóptica no-lineal de segundo orden.

Hemos encontrado el análogo fotoacústico del parámetro de orden molecular óptico, por medio del cual se puede estudiar el grado de birrefringencia del material, e incluso el campo eléctrico en la película orgánica. Con todo, el resultado que más me llama la atención es la diferencia entre señales fotoacústicas inducidas por pulsos con polarización ortogonal P y S (que se muestra en el gráfico de abajo)  de donde se pueden obtener el parámetro de orden molecular fotoacústico.

Las señales fotoacústicas fueron estudiadas por medio de un proceso numérico de RMS, que es sencillo de implementar e interpretar.

En siguientes trabajos realizaremos investigaciones en sistemas dinámicos: en un obturador fotoacústico y en muestras biológicas.

Enlaces relacionados:

Detectar cáncer con ondas acústicas y láser

Ley de Malus óptica y la fotoacústica.

Referencia:

V. Torres-Zúñiga, R. Castañeda-Guzmán, O.G. Morales-Saavedra, A.L. Pérez-Martínez and T. Ogawa (2011). 

Monitoring molecular orientational order in NLO push–pull based polymeric films via photoacoustic measurements Optics and Lasers in Engineering, 49 (12), 1413-1421 : doi:10.1016/j.optlaseng.2011.07.005

Cómo implementar un microscopio confocal y fotoacústico

Cuando pulsos láser altamente energéticos inciden en un material absorbente se producen efectos de disipación de energía, un efecto no-radiativo (que no produce luz) es la generación onda acústicas. El análisis de estas ondas acústicas permite caracterizar la estructura de las muestras irradiadas. Tal es eficiente esta técnica que se puede utilizar para detectar e incluso obtener imágenes de tejidos y células.

Con todo lo bueno de la técnica fotoacústica es deseable que a una misma muestra se le estudie con esta técnica y otras adicionales para así tener más información susbstancial. Por ejemplo, combinarla con microscopia óptica confocal. Sin embargo esta microscopia utiliza láseres de emisión continua (Continous-Wawe) que causan una disminución notable en la amplitud de la señal fotoacústica la cual requiere fuentes de luz pulsadas.

Zhiliang Tan y amigos de la Universidad Normal del Sur de China tiene una solución: emplear una microcavidad acústica como guía de onda para amplificar la señal mecánica. Muestras de sangre son colocadas en un portamuestras, el cual tiene forma de pipa. Los autores afirman que reduciendo el volumen de la cavidad pueden aumentar la variación de presión a la misma temperatura; El portamuestras y cavidad resonante tienen un diámetro de 0.5mm y son unidos por un conducto delgado con un diámetro de 0.25mm y un largo de 200mm. De este modo los investigadores aseguran que la señal fotoacústica se intensifica en un factor de 1000 (wow).

Las señales fotoacústicas necesitan ser inducidas por fuentes pulsadas, para permitir el proceso de cambio de temperaturas. Mientras que los microscopios confocales requieren láseres continuos. Para este caso, la solución es práctica: se coloca un chopper (un disco giratorio con muescas) cuando se hacen las medidas fotoacústicas y se retira cuando se trabaja con la señal confocal.

Lo notable del trabajo es la amplificación mecánica de la señal acústica empleado conceptos de gas ideal; además de la incorporación del prototipo fotoacústico a un microscopio confocal, de modo que los investigadores obtienen imágenes (de un lado) acústicas y (del otro lado) ópticas del orden de micras, por lo cual se pueden observar células, como glóbulos rojos, sin mayor problema.

Referencia:

Tan, Z., Tang, Z., Wu, Y., Liao, Y., Dong, W., & Guo, L. (2011). Multimodal subcellular imaging with microcavity photoacoustic transducer Optics Express, 19 (3) DOI: 10.1364/OE.19.002426

Links relacionados:

Ley de Malus óptica y la fotoacústica.

Detectar cáncer con ondas acústicas y láser

¿Cerca de fabricar un Amplificardor de Haces Coherente de Fonones (phaser)?

Mientras algunos celebramos los 50 años de la fabricación del primer láser, otros investigadores están trabajando en la creación del primer láser puramente acústico de fonones. El fonon es la partícula elemental del sonido, como el foton lo es en la luz. El fonon tiene características muy diferentes al foton, pero se puede aplicar donde la luz es poco trasmitida.

El láser es el acrónimo ingles de Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation. Es una fuente de luz donde los haces son muy intensos, direccionales, de una sola frecuencia y cuentan con fase constante. El láser es empleado en muchos lugares: lo encontramos aparatos para leer CD hasta como “cuchillo” en cirugía refractiva ocular. Con este antecedente muchos son los que imaginan que un laser de fotones tendrá grandes aplicaciones tecnológicas, especialmente el rango las muy altas frecuencias, donde los fonones son más energéticos y fáciles de trasmitir.

La primer idea del símil del láser acústico atómico fue propuesta en el 2009, en ese estudio Kerry Vahala y amigos del Max Planck Insitute afirmaba que un ion de magnesio super-enfriado (~1mK) en una trampa electromagnética podía ser láser de fonones. Aquí, la frecuencia del fonon es determinada por la oscilación del átomo individual y no de un colectivo de moléculas.

Ahora, J. T. Mendonca y compadres del Instituto Superior Tecnico en Lisboa, Portugal, han extendido el concepto de emplear un solo ion por un ensamblaje grande de átomos en una cámara de ultra-enfriamiento atómico. En este caso, la frecuencia del fonon es determinada por la oscilación interna de los átomos del gas, similar cómo funciona la cavidad óptica de un láser.

Son tres los procesos físicos para lograr los fonones coherentes:

1) Un laser de emisión hacia el rojo enfría a los átomos. Un proceso bien conocido de enfriameinto atomico que le valio en premio Nobel de 1989 a Ramsey, Dehmelt, y Paul

2) Un láser de emisión hacia el azul produce la inversión de población aumentando su energía cinética, lo cual es un requisito en los láseres pues brinda energía para que se produzcan vibraciones electrónicas.

3) Los átomos emiten la vibración (fonon) y decaen a un estado de energía cinética menor. Fuera de la cámara, los fonones puede acoplarse por medios electro-magneto-mecánicos para su detección y uso.

Ahora los retos de esta investigación deben ser mejorar la emisión fononica para lograr una aplicación concreta. Además de compactar el instrumental de enfriamiento atomico, pues ocupa una mesa entera. Ya veremos qué pasa con esta nueva herramienta.

Referencia:

Mendonça, J., Terças, H., Brodin, G., & Marklund, M. (2010). A phonon laser in ultra-cold matter EPL (Europhysics Letters), 91 (3) DOI: 10.1209/0295-5075/91/33001

Síntesis nano-piezoeléctricos. ¿Esta cerca el uso de productos a escala atómica?

Hay materiales fantasticos en la naturaleza. Algunos al ser presionados o al expandirse pueden generar una corriente eléctrica (y viceversa) estos materiales son llamados piezoeléctricos. Actualmente estos materiales son esenciales en motores de paso de alta tecnología, que es empleada en relojes, sensores de movimiento, entre otros.

Pues bien, Pooja Tyagi y amigotes del laboratorio “Professor Patanjali Kambhampati” cuentan con una técnica para fabricar semiconductores de escala nanometrica (puntos cuánticos: aprox. 50 átomos unidos).

El efecto piezoeléctrico nunca había sido manipulado a esta escala antes. De modo que el rango de nuevas aplicaciones es muy amplio. Por ejemplo, afirman los investigadores, las vibraciones del material pueden ser analizadas para calcular la presión en un fluido circulante, con más investigación, tal vez se puede medir la presión sanguínea con una técnica no invasiva por medio de la inyección de estas nanoparticulas, y luego iluminarlas con láser, para analizar la vibración y obtener la presión.

¡¡Me encantaría hacer contar con estas partículas para hacer pruebas fotoacusticas  :) !!

pues el estudio sistemático de nuevos materiales permite saber en que aplicación especifica se puede insertar tal material y mejorar una tecnología. Así es la ciencia de materiales, un largo camino.

Referencias:

Tyagi, P., Cooney, R., Sewall, S., Sagar, D., Saari, J., & Kambhampati, P. (2010). Controlling Piezoelectric Response in Semiconductor Quantum Dots via Impulsive Charge Localization Nano Letters, 10 (8), 3062-3067 DOI: 10.1021/nl101605r

imagen vía Tin Harper.

¿Por qué se corre el espectro de absorción cuando se presiona un cristal?

La configuración electrónica de los cristales crea bandas de absorción bien definidas. Estas bandas se estudian con la idea de emplear tales cristales como base de un dispositivo fotonico: un láser, por ejemplo.

Por ello, cuando se sintetiza un nuevo cristal se deben hacer exhaustivas pruebas de sus respuestas ópticas.

Enrique Camarillo, del Instituto de Física de la UNAM y cuates hacen cotidianamente estudios sobre el comportamiento del cromo en cristales. Especialmente gustan por colocar los cristales en celdas con agua y emplear una prensa con punta roma de diamante para alcanzar altas presiones. Estos científicos han encontrado que aplastar al cristal, equivale a apachurrar las nubes electrónicas. Por lo cual, disminuyen los niveles cuánticos de energía; por consiguiente el espectro de absorción muestra bandas corridas hacia el rojo, a frecuencias menores, hacia donde la energía es menor.

Tal resultado me llama la atención. Pues confirma mecánicamente la idea de nubes electrónicas cuánticas. Es un lindo puente de ideas entre una acción de mecánica clásica, que altera los niveles cuanticos de forma observable en el mundo macroscópico y mundano. (LoL)

Con todo, dudo que este fenómeno se puede utilizar a corto plazo para crear un mecanismo de sintonización (tunnig) de la resonancia de absorción en cristales inorgánicos; pues se requieren presiones demasiado altas. Sin embargo los materiales orgánicos, polímeros en base a anillos de benceno, que presentan fuertes efectos, también podrían mostrar cambios importantes en la absorcción ante cargas mecánicas.

Después de todo, los polímeros como el Polariod y el papel celofán muestran grandes cambios de trasmisión ante la incidencia de haces polarizados.

Hay que ir al laboratorio y comprobarlo

¡Felices experimentos!

P.D.  ¿En el laboratorio pondran esta canción para los cristales? Ja

Referencia:

Shen, Y., Riedener, T., & Bray, K. (2000). Effect of pressure and temperature on energy transfer between Cr3+ and Tm3+ in Y3Al5O12 Physical Review B, 61 (17), 11460-11471 DOI: 10.1103/PhysRevB.61.11460

Lo que significa ser finalista en Research Bloging

Una nueva forma de hacer más accesible los artículos especializados es por medio de los comentarios breves, concisos y relajados que permiten los blogs.

Pues se puede seguir siendo científicamente acertado, usar suficientes párrafos sin llegar al hastió del lector, y usar un lenguaje menos técnico para exponer ideas nuevas que se plasman en los artículos de revistas internacionales indexadas.

Entonces, significa abrir nuevos caminos de promoción, cooperación y educación por medio de los comentarios de artículos y dar el crédito a quienes desataron tales ideas.

Creo que Reseach blogging es la forma de actualizarse con calidad y entretenimiento, que pronto marcara la forma de comunicar ciencia en comunidades cada vez mas amplias.

Ya lo verán!!!.

Cuando el agua es mejor que un cristal óptico

Me sorprendí mucho cuando cuando conocí a Cleber Mendoca. Una de las razones, porque analiza materiales para y con técnicas de óptica no-lineal, pero lo fantástico es que genera un amplio espectro de luz blanca, sin necesidad de un cristal, mejor aun, usa agua.

Pues bien, hay una técnica llamada Z-scan, en ella una muestra se mueve cerca donde se enfoca un haz láser, la transmisión luminosa como función de la posición brinda valiosa información sobre las cualidades del material estudiado. Esta técnica suele realizarse con una sola longitud de onda, pues son muy pocos los láseres que emiten varias longitudes de onda, ademas la alineación de todo el arreglo experimental puede ser complicado.

Pues bien, Mendoca usa un láser de femtosegundos, esa muy energética luz llega a una cubetita con agua, y el agua, por un proceso no-lineal, llamado chirp, trasmite en muchas y muy cercanas longitudes de onda. De modo que tiene el equivalente de muchos haces láseres para un solo experimento. Esta idea se puede extender a otros experimentos de espectroscopia láser, donde se necesite alta intensidad lumínica de muchos colores.

Cierto, un laser de femtosegundos es caro, pero el uso de agua en lugar de un cristal ahorra mucho dinero, y tiempo en obtener una estructura inorganica. Usar el agua es una soluión muy práctica.

Mas detalles de esta técnica la puedes encontrar en la sig. referencia:

De Boni, L. (2004). Z-scan measurements using femtosecond continuum generation Optics Express, 12 (17) DOI: 10.1364/OPEX.12.003921

Encapsulando sistemas orgánicos en Si02 para óptica de alto nivel.

Estamos hablando de ciencia en serio, nada de hacer llaveritos de epoxy con alacranes. Hablamos de moléculas capaces de mostrar efectos ópticos sorprendentes, como generación de segundo armónico óptico, pero estas moléculas pueden ser degradadas por causas térmicas y por la luz intesa. Necesitamos protegerlas, por ello las encerramos en un material con los siguientes requisitos:

• Alta transparencia, por arriba del 99% de trasmisión en amplios intervalos espectrales (400-100 nm)
• Gran resistencia mecánica, y maleabilidad para hacer distintos formatos: pastillas, fibras ópticas y películas delgadas
• Fuerte estabilidad a los cambios de temperatura, incluso por arriba de los 200 grados centrifugados
• Inertes químicamente, pues queremos preservar las propiedades ópticas de esas moléculas; jamas alterarlas.

Un material que cumple con todo lo anterior es el sonogel. Del cual demostramos tal cualidad en un articulo recién publicado en el Journal Modern Optics, puedes encontrar su version preprint y gratis en vixra.

Ahora buscaremos moleculas más complejas e interesantes para encerrarlas en el sonogel, para luego estudiar sus bondades opticas.

Estamos cazando moléculas para hacer mejores materiales, ¿algún candidato?

Por cierto, la imagen del tipo bateando al vidrio, es sólo una alegoria.


Referencia

Torres-Zuniga, V., Morales-Saavedra, O., Rivera, E., Flores-Flores, J., Banuelos, J., & Ortega-Martinez, R. (2010). Nonlinear optical performance of poled liquid crystalline azo-dyes confined in SiO2 sonogel films Journal of Modern Optics, 57 (1), 65-73 DOI: 10.1080/09500340903521843

Mis dedos termodinámicos, mis dedos calientes.

El efecto de convección sucede cuando un fluido de baja densidad está por debajo de otro fluido con mayor densidad, de modo que el superior densidad se sumerge entre el de baja densidad. Frecuentemente lo asociamos a remolinos y a cambios climáticos.

Muy bien, pues desde 1980 varios investigadores han estado estudiando la forma de disparar “autocatalicamente” las reacciones químicas, entre estos estudios incluye la hidrodinámica de los fluidos, como la convección.

Anne De Wit y camaradas de Brussels Free University (ULB) estudiaron el caso general donde reactantes se juntan para producir un producto unido (A+B→C). De modo que desarrollaron un modelo, llevaron a cabo sus simulaciones en computadoras donde fluidos donde los fluidos de baja densidad son los A y los de mayor densidad B son los reactantes.

El efecto común es una configuración estable donde el producto C se forma en las fronteras de las interfaces de las disoluciones, con una forma peculiar, que recuerda a unos dedos que se extienden. Estos dedos termodinámicos son fenómenos muy frecuentes en sistemas complejos (donde hay más de una sustancia).

He visto que muchos investigadores les interesan estas estructuras digitales para describiri otros fenomenso. Por ejemplo, extracciones en mantos petroleros, y describir como el magma sube por placas tectónicas.

¿Cómo habrán tomado las imágenes de este video?

¿Alguna pista señor S.?

Referencia:

Almarcha, C., Trevelyan, P., Grosfils, P., & De Wit, A. (2010). Chemically Driven Hydrodynamic Instabilities Physical Review Letters, 104 (4) DOI: 10.1103/PhysRevLett.104.044501

Mejores celdas solares usando extractos de flores

Seguro es el sueño de muchos yerberos, pero es mucho mejor. Resulta que las celdas solares requieren mejores materiales que absorban anchas regiones del espectro visible (colores), que permitan el trasporte de electrones.

Estas condiciones las cumplen varias sustancias moléculas sintéticas. Por ejemplo, los anillos de benceno son excelentes para trasmitir corrientes eléctricas, por ello, son muy usados en la arquitectura de varias aplicaciones de semiconductores orgánicos. No obstante, la parte que absorbe la luz, llamado cromoforo, puede hacer una combinación muy contaminante.

Los chicos de Vietnam: K. Wongcharee, V. Meeyoo, y S. Chavadej afirman que la solución para obtener energía ecológica sin partes contaminantes son algunas moléculas presentes en ciertas flores. Ellos utilizan dos sustancias y muestran buenas eficiencias parciales en la conversión de energía. Pero sin llegar a ser valores espectaculares.

Es un hecho que la famosa clorofila es un inadecuada molécula para celdas solares, pues las plantas emplean esa molécula en procesos químicos (mas complejos), para nada en simple transporte eléctrico. El empleo de otros extractos naturales hace muy prometedor la obtención de una celda solar totalmente amigable con el ambiente.

Vale la pena puntualizar,  la investigación de celdas solares con componentes orgánicas abarata mucho los costos, pudiendo bajar el precio  de 6 hasta 0.1 euros por KW, con eficiencias netas por arriba del 10%. Siendo de fácil y rápida manufactura frente a los materiales inorgánicos que son ampliamente comercializados (e.g en las calculadoras electrónicas). Además, estos materiales se pudrían incorporar a superficies deformables, como tu ropa.

En pocas palabras, la ruta para mejores celdas solares son los materiales orgánicos, la ruta para evitar más contaminantes es buscar extractos de plantas.

Flor de "Rosella", su extracto fue el que mejor funciono en este estudio de alta ecología.

Más información en:

WONGCHAREE, K., MEEYOO, V., & CHAVADEJ, S. (2007). Dye-sensitized solar cell using natural dyes extracted from rosella and blue pea flowers Solar Energy Materials and Solar Cells, 91 (7), 566-571 DOI: 10.1016/j.solmat.2006.11.005

Cómo hacer formas huracanadas en tu taza de café

Me gusto este experimento, porque muestra cómo se pueden obtener los patrones de los huracanes o las galaxias en una taza de café.

Dragia T. Ivanov y Vasil Ivanov K, de Bulgaria. Nos invitan a crear figuras espirales en nuestra taza de café. El proceso es simple. Necesitamos café de grano muy fino, disolverlo agua, retirar todos los residuos de café y servirlo en una taza grande, los autores no mencionan que tipo de fondo puede ser la taza, pero insinúan que se emplee el cóncavo (que tienen todas las tazas).

Después, en el muy claro café, se añade suficiente azúcar para saturar la mezcla. Luego, se usa un mezclador de café, el cual es una barra vertical que gira muy rápido para revolver la mezcla. Se deben hacer unos cuantos intentos para obtener las imágenes que ellos presentan.

El mecanismo es un muy simple para obtener estas figuras y pueden ser un buen pretexto para introducir algunos temas de mecánica de fluidos a los alumnos de nivel universitario. Más aún, es una muestra que la forma de los huracanes, galaxias y las del café tienen un eslabón conceptual en común: la física, que construimos todos.

Les dejo con este reportaje donde hacen arte en las tazas de café latte. A diferencia del articulo mencionado, este café es más espeso, y el proceso para hacer la figuras propicia menos los temas físicos. Pero es mucho mas artistico.

Referencia:
Ivanov, D., & Katsarov, V. (2009). How to find galaxies in your coffee cup Physics Education, 44 (4), 340-341 DOI: 10.1088/0031-9120/44/4/F03

Ingeniería molecular de óptica no-lineal de orden cuadratico

Ledoux y su amigo Zyss, los dos de Francia, nos presentan un resumen sobre la forma de obtener materiales orgánicos con efectos opticos nolineales (ONL) de segundo orden para nutrir a la industria de telecomunicaciones y optoelectrónica.

Los materiales inorgánicos han ganado terreno en aplicaciones opto no-lineales de orden industrial, como el caso del laser OPO. Lamentablemente, estos materiales consumen muchos recursos y tiempo para poder hacer una muestras de tamaño manejable y baratas.

Por ello, muchos investigadores han apuntado sus esfuerzos para poder crear materiales inorgánicos; los cuales se pueden diseñar para crear mejores y más manejables y baratos materiales. existen dos grandes tendencias en el disenno molecular para ONL.

Por un lado tenemos a los materiales que forman líneas de carga eléctrica, para forma dipolos eléctricos, esta geometría ha sido explotada desde los finales de los años 70. Usando polimeros con una configuración de donador de electrones (D) unidos por un puente de electrones deslocalizados cuánticamente (Link) y un grupo aceptor de electrones (A) es como se ha logrado avances significativos en la síntesis de estas cromóforos tipo cilindro. Posteriormente esta molécula debe ser insertada en una matriz y orientada eléctricamente para tener un material ideal para efectos no-lineales tipo chi cuadrada, tales como la generación de segundo armónico óptico (SHG).

El modelo de molécula DLA tiene notables representates como la molécula DR1, conocida como rojo disperso 1, la cual se emplea como estándar frente a otros diseños. Sin embargo, los autores afirman que esta vía lineal esta agotada, pues cadenas muy largas presentan saturación, inhibiendo la trasmisión de los efectos ópticos producidos.

Los autores sostienen que una mejor vía es el diseño de materiales de simetría octopolar, tal es el caso de anillos de benceno con grupos D y A intercalados, de modo que el intercambio de cargas es, en principio, en tres ejes. Estos materiales presentan simetría radial por lo cual los efectos de segundo orden son aniquilados. Los octopolos carecen de momento dipolar.
Sin embargo, pueden presentar SHG por contribuciones de efectos de tercer orden o asimetrías en la trasferencia de carga. Los materiales a base de octopolos pueden carecer de la orientación eléctrica.

Las principales técnicas experimentales para estudiar los sistemas octopolos son dos:

EFISH: Electric field induced second harmonic generation, la cual si orienta y trasmite carga a los octopolos, además tiene la ventaja de obtener la longitud de coherencia con un mínimo ajusta al arreglo experimental. Solo se puede aplicar en líquidos.

HLS: Harmonic ligh scattering o también llamado Hyper-Ryleig Scattering, su configuración es simple y se puede emplear en sólidos o líquidos, pero requiere de una muestra patrón en polvo.

Los octopolos son una alternativa novedosa para crear prototipos para la ONL. Sin embargo, la geometría DLA puede todavía ser fuente de mejores materiales que el novato de litio para efectos como la generación de armónicos.

Referencia:

Ledoux, I., Zyss, J., “Molecular engineering of molecules and materials for quadratic nonlinear optics,”Comptes Rendus Physique 3 (4), pp. 407-427 (2002).
doi:10.1016/S1631-0705(02)01332-4

Mi nuevo Articulo de Películas Delgadas órgano-metálicas

Estos dispositivos brillan como para competir con los OLEDs y otras lamparas comunes.

En la carrera por encontrar materiales que se puedan depositar como películas delgadas y emitan luz, están estos semiconductores moleculares. Estos materiales son importantes en tecnologia por los siguiente:

1) Se les considera entre los materiales orgánicos e inorgánicos, por lo que presentan moléculas tipo CHON y gran movilidad de electrones.

2) Permiten formar películas delgadas, de unas cuantas micras de espesor, por lo que se abaratan costos y se podrian incorporar a dispositivos miniatura.

3) Su emisión de luz al ser excitados por una fuente electrica es buena.

4) Las moléculas cuentan con una simetría tipo dipolo eléctrico, por tanto presentan fenómenos de óptica no-lineal de segundo orden. Tema que nos interesan sobremanera :).


Puedes consultar el articulo, con el nombre: Preparation and optical and electrical evaluation of bulk SiO2 sonogel hybrid composites and vacuum thermal evaporated thin films prepared from molecular materials derived from (Fe, Co) metallic phthalocyanines and 1,8 dihydroxiantraquinone compounds.

En la revista Materials Science and Engineering: B
Volume 158, Issues 1-3, 25 February 2009, Pages 98-107

doi:10.1016/j.mseb.2009.01.026