Los materiales orgánicos con efectos ópticos no-lineales (ONL) prometen una nueva generación de dispositivos fotónicos novedosos, que podrían utilizarse en el diseño de aparatos electrónicos como nuevos láseres, pantallas de televisión y monitores de computadoras deformables.
Con este fin, en el Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET) de la UNAM, Vicente Torres Zúñiga experimenta en técnicas de caracterización a fin de encontrar los más eficientes, duraderos y económicos para aplicaciones ópticas, en particular para fotónica, que permite la transmisión de datos con mayor rapidez que la electrónica.
Sus indagaciones se centran en la generación del segundo armónico óptico, en el que dos fotones láser de la misma frecuencia se transforman en uno solo, con el doble de frecuencia. Por ejemplo, la radiación infrarroja se transforma en una emisión verde, explicó el integrante del Departamento de Óptica y Microondas del Centro.
Tradicionalmente, se emplean cristales inorgánicos para mostrar estos fenómenos ONL. Sin embargo, la fabricación de estos materiales requiere de una gran infraestructura, un delicado procesamiento y una gran inversión para conseguir muestras de un par de centímetros cuadrados, puntualizó.
El integrante del grupo académico de Óptica No-Lineal del CCADET, aseguró que una ruta prometedora de esta área es el empleo de materiales orgánicos, sencillos de prediseñar, baratos de sintetizar, y adaptables a diferentes formatos. Con todo, es indispensable mejorarlos, para mantenerlos estables por un largo tiempo, subrayó.
Fabricación de materiales híbridos
En sus trabajos, Torres Zúñiga utiliza la técnica sol-gel, hidrólisis de precursores moleculares, y su policondensación, mediante el uso exclusivo de ondas acústicas energéticas, para producir vidrios ultra puros. En el proceso se evita el uso de catalizadores ácidos o básicos.
En su etapa líquida, al sol-gel se le pueden añadir materiales con propiedades ópticas activas; por ejemplo, dispersar violeta de genciana. Es un compuesto orgánico comercial muy popular, usado como tinte de cabello, para revelar huellas dactilares o antiséptico, entre otras aplicaciones industriales.
Además, tiene una alta transferencia de carga eléctrica, que le brinda propiedades fluorescentes, y es adecuado para desplegar efectos ópticos no-lineales. Así, en el régimen octupolar presenta efectos ONL de segundo orden.
“Disoluciones saturadas de violeta de genciana se dispersaron en la fase líquida del sol-gel. En este material híbrido, el compuesto brinda la propiedad óptica deseada, mientras que el vidrio ofrece un soporte transparente, inerte y estable”.
En un molde de teflón de dos milímetros de capacidad se añaden los elementos; después, las muestras son aisladas y tapadas por tres semanas a temperatura y presión ambiente. Luego de este tiempo, se obtienen pastillas sólidas y estables de material híbrido, listo para ser analizado en diferentes pruebas fotofísicas.
“Encontramos que las propiedades ópticas del material son dependientes de la cantidad de material orgánico dispersado en la matriz vítrea. Características como el índice de refracción, absorción y fluorescencia pueden ser controladas fácilmente al variar las razones entre los materiales constituyentes”, sostuvo.
La generación de segundo armónico también depende de la cantidad de violeta de genciana en el material. “En algunas muestras, obtuvimos señales de ONL del orden de una estándar de cuarzo. Esto demuestra la vialidad y alta eficiencia que pueden brindar los elementos orgánicos”, finalizó.