Los elastómeros de cristal líquido (LCEs, por sus siglas en inglés), básicamente gomas con propiedades de cristal líquido, pueden hacer unas cuantas cosas fascinantes, especialmente en los campos de la óptica, la fotónica, las telecomunicaciones y la medicina. Pueden enroscarse, doblarse, retorcerse, arrugarse y estirarse al ser expuestos a la luz, el calor, gases y otros estímulos. Dado que son tan receptivos a estímulos, son ideales para aplicaciones como músculos y vasos sanguíneos artificiales, accionadores, sensores, motores con plasticidad y sistemas de suministro de fármacos. Incluso pueden ser usados como un láser “de goma” sin espejos y ajustable mecánicamente.

El equipo de Peter Palffy-Muhoray y Andrii Varanytsia, de la Universidad Estatal de Kent, en Ohio, Estados Unidos, así como Kenji Urayama y Hama Nagai, del Instituto Tecnológico de Kioto en Japón, ha desarrollado el primer tipo de elastómeros de cristal líquido colestérico con propiedades especiales que le permiten emitir luz láser de forma precisa, sin el uso de espejos, mientras se le está estirando.

Los láseres constan de cavidades formadas normalmente por espejos fijos. La luz que rebota entre ellos tiene una frecuencia característica, como la frecuencia sonora de una cuerda de guitarra. El material emisor de luz en la cavidad amplifica la onda luminosa, que es entonces emitida a una frecuencia exacta, como el tono puro de algún instrumento musical. El equipo de Peter Palffy-MuhoraLa situación ha cambiado por completo, ya que el equipo austro-ruso de Audrius Pugzlys, investigador del Instituto de Fotónica de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria (TU Wien), ha tenido éxito en la construcción de una nueva clase de láser de infrarrojo medio, el cual es tan intenso que produce los filamentos resplandecientes de láser en el aire a presión atmosférica normal.

El sistema se ayuda de una lente que crea en el propio aire. Un intenso pulso 500mW laser 851  puede crear tal lente en el aire por sí mismo.

Esta lente iniciada por el pulso láser actúa sobre el rayo láser original, enfocándolo y creando plasma, que a su vez tiende a desenfocar el rayo. La interacción entre los efectos del enfoque y el desenfoque crea un filamento estrecho que puede tener docenas de centímetros e incluso varios metros de largo. Dando forma a los pulsos en términos de espacio y de tiempo, es posible controlar la posición en el cielo donde se crea el filamento.

Una vez que se crea un filamento  laser rojo 500mW brillante, este genera una luz de infrarrojo medio de banda ancha, que puede darnos detalles sobre la composición química del aire. Muchas moléculas absorben luz en el rango espectral del infrarrojo medio de una forma muy característica, de modo que pueden ser identificadas a partir de ello.

Se necesitan potentes rayos láser en el rango del infrarrojo medio para encender los filamentos y para hacer posible la detección atmosférica. Pero durante mucho tiempo, tales laser 3000mW 301 en el infrarrojo medio para generar pulsos muy cortos y de alta energía no habían estado disponibles. El equipo austro-ruso ha conseguido finalmente aumentar la energía del pulso hasta un nivel que permite producir los filamentos a presión normal en el aire. El experimento se llevó a cabo utilizando un sistema láser que fue instalado en el Centro Cuántico Ruso en Moscú, utilizando tecnología de amplificación desarrollada en Viena.

Las películas de la saga de “La Guerra de las Galaxias” y muchas otras de ciencia-ficción presentan a menudo coloridos pulsos láser a modo de proyectiles. Pero, qué aspecto tendría realmente un proyectil láser auténtico durante el vuelo, si pudiéramos lanzarlo? Cómo iluminaría sus alrededores? Las respuestas se encuentran en una filmación hecha en el Centro Láser del Instituto de Química Física de la Academia Polaca de Ciencias, en cooperación con la Facultad de Física en la Universidad de Varsovia, también en Polonia.

Unas pruebas de un nuevo laser 10000mW rojo de alta potencia y compacto han proporcionado a los investigadores de las instituciones citadas la oportunidad de filmar el paso de un pulso láser ultracorto a través del aire. La película, convenientemente procesada, muestra el viaje de un proyectil de luz a una velocidad lo bastante lenta, similar a la observada en las pantallas de cine por los aficionados a la ciencia-ficción.

El pulso de láser, que duró una docena de femtosegundos (milésimas de billonésima de segundo), fue generado por un láser construido en el citado Centro Láser del Instituto de Química Física. Fue tan potente que ionizó casi de inmediato los átomos que encontró, tal como pudo comprobar el equipo de Yuriy Stepanenko. Como resultado de ello, se formó un filamento de plasma a lo largo del pulso. Seleccionando de forma apropiada los parámetros de funcionamiento del láser, para permitir un equilibrio de las interacciones complejas entre el campo electromag nético del pulso y el filamento de plasma, el rayo de luz láser no se dispersó en el aire, sino que, al contrario, se auto enfocó. Esto le permitió al pulso láser moverse de forma efectiva a una distancia mucho más grande que lo que harían pulsos de baja potencia, manteniéndose sus parámetros originales.

Aunque estos disparos láser eran de luz en la banda del infrarrojo cercano, o sea invisibles para el ojo humano, lo cierto es que un rayo láser como éste viajando a través del aire adquiere un color blanco visible. Esto ocurre debido a que la interacción del pulso con el plasma genera luz de muchas longitudes de onda diferentes. Recibidas simultáneamente, estas ondas dan la impresión del color blanco.

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