Uma nova e robusta técnica para gerar microbolhas em filmes de óxido de grafeno foi desenvolvida por pesquisadores na Austrália, Cingapura e Estados Unidos. Usando pulsos de laser ultracurtos, uma equipe liderada por Han Lin na Swinburne University of Technology criou bolhas estáveis com volumes, curvaturas e posições altamente controláveis. Eles então usaram as estruturas para fazer microlentes quase perfeitas para a produção de jatos fotônicos de luz branca. Com mais pesquisas, sua técnica poderia ver uma ampla gama de usos em outras áreas.
Da impressão a jato de tinta à manipulação de DNA, as microbolhas encontraram usos em uma ampla gama de aplicações práticas. Atualmente, eles são gerados disparando ondas de ultrassom ou pulsos de laser em substratos sólidos como chips de silício. Para que o processo funcione, no entanto, esses substratos devem ser imersos em líquidos – resultando em bolhas instáveis que se formam em locais aleatórios. Isso os torna inadequados para integração com muitas aplicações biológicas e fotônicas – que requerem bolhas altamente estáveis com volumes e curvaturas controláveis.
A equipe de Lin ganhou melhor controle sobre o processo, colocando um filme de óxido de grafeno em um substrato, que irradiou com pulsos de laser de femtossegundos altamente focados. Isso desencadeia uma reação química que libera gases, que ficam presos pelo filme impermeável. Por meio do controle cuidadoso da potência do laser e de sua área de exposição, os pesquisadores puderam ajustar com precisão a quantidade de gás liberada. Isso lhes dá um controle preciso sobre os volumes e curvaturas das microbolhas resultantes, bem como a localização das bolhas. Além disso, as microbolhas podem ser facilmente eliminadas aumentando a potência do laser e destruindo o filme.
Jato fotônico intenso
Para mostrar a aplicabilidade de suas microbolhas de óxido de grafeno, Lin e colegas exploraram suas superfícies altamente uniformes e curvaturas quase perfeitamente esféricas para criar microlentes. Eles podem enfocar uma variedade de comprimentos de onda óticos, sem qualquer dispersão indesejada. Eles demonstraram essa capacidade usando uma microlente para focar a luz branca com uma ampla faixa de comprimentos de onda em um jato fotônico intenso, que concentraram em um único ponto focal sem aberração cromática.
A equipe afirma que a técnica oferece vantagens claras sobre a geração de jato fotônico com microesferas de vidro. Em comparação com esta abordagem mais tradicional, a capacidade de ajuste extremamente alta das microbolhas de óxido de grafeno significa que as Micolenses têm distâncias focais arbitrárias e uma insensibilidade à dispersão de material. Esses atributos são altamente desejáveis em aplicações, incluindo imagens biológicas 3D em dispositivos lab-on-a-chip miniaturizados. Em última análise, as descobertas da equipe abrem novos caminhos promissores para a aplicação de microbolhas em uma ampla gama de situações, incluindo imagens, espectroscopia e detecção.
Publicado em 28/10/2020 23h10
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