שימוש חדש בחומר אי-אורגאני לקבלת אור לייזר כחול

החומר החדשני יכול לייצג מנגנון יעיל ועמיד של פליטת אור לייזר כחול, תחום ספקטראלי בעל עניין ביישומים מגוונים כגון ספקטרוסקופיה או עיבוד חומרים

[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]
מדענים גילו שימוש חדש של חומר פולט לייזר המבוסס על מולקולה אי-אורגאנית – תצמיד (קומפלקס) של אטומי בור ואטומי מימן, ללא אטומי פחמן – המסוגל לפלוט קרן לייזר בתמיסה.

העבודה, שפורסמה זה מכבר בכתב-העת המדעי Nature Communications, מדגימה שהחומר החדשני יכול לייצג מנגנון יעיל ועמיד של פליטת אור לייזר כחול, תחום ספקטראלי בעל עניין ביישומים מגוונים כגון ספקטרוסקופיה או עיבוד חומרים, בין יתר היישומים האפשריים.

הלייזר הראשון פותח בשנת 1960, ו-55 שנים מאוחר יותר הוא עדיין מהווה שדה מחקר לפיתוח ולגילוי של חומרים חדשים הפולטים קרני לייזר כחולות יעילות, ברות-כיוונון ויציבות, שהפקתן זולה ופשוטה. “כיום קיים מגוון נרחב של חומרים מסחריים שכמעט וממלאים את מלוא הדרישות הללו, אולם עדיין טמונות בהם מספר מגבלות. במסגרת המחקר שלנו אנו מציגים פתרון המתגבר על מגבלות אלו,” מציינת Inmaculada García-Moreno, חוקרת במועצה המדעית הלאומית של ספרד(CSIC) במכון לכימיה פיזיקאלית.

למרות שהם אינם חומרים חדשים, זוהי הפעם הראשונה שהידרידים של היסוד בור, בוראנים (boranes, ויקיפדיה), משמשים להפקת קרני לייזר. “במסגרת המחקר שלנו התמקדנו בתמיסות של התרכובת anti-B18H22, מולקולה דמוית צבר בעלת מבנה המזכיר שני חצאי כדורגל המחוברים יחדיו,” אומר אחד מהחוקרים (תמונה מובאת מטה). מכל החומרים הפולטים לייזר הידועים לנו בספרות, בוראנים, מבחינת המבנה והתכונות שלהם, הם הדומים ביותר לחומרי-צבע אורגאניים, הפולטים קרני לייזר באופן יעיל ובר-כיוונון, אשר החיסרון העיקרי שלהם טמון בכך שהם מתפרקים עם הזמן ומחייבים חידוש תכוף של החומר הפולט את קרני הלייזר.

החומר הבוראני הפולט לייזר מציג עמידות בפני התפרקות עם הזמן ברמה שהיא גבוהה יותר מרבים מהחומרים הדומים הזמינים מסחרית. עמידות גבוהה זו בפני התפרקות משמעותה כי הפחתנו את מספר הפעמים שצריך להחליף את התווך הנוזלי של ההתקן, מה שמוביל ליתרון מבחינת העלות הכספית, הפחתת סיכוני גיהות ופגיעה בסביבה, כל זאת בשל הטיפול התכוף פחות בממסים רעילים ו/או דליקים.

צוות החוקרים מתכנן לסנתז בוראנים נוספים הפולטים קרינה באורכי-גל (צבעים) אחרים, מה שייפתח את הצוהר לשימוש בהם, למשל, בתחום הדרמטולוגיה (יצירת קעקועים, הסרת צלקות או אקנה וטיפול בנגעי עור). “עדיין יש לנו מחקר רב לבצע לפני שתרכובות אלו תוכלנה להגיע למדפי השוק, אולם הרלוונטיות המדעית של תגלית זו מסמלת אבן דרך בהיסטוריה של תחום הלייזרים, מאחר ואין הזדמנויות רבות בהן מתגלה משפחה חדשה של חומרים פולטי לייזר,” מסכמת ואומרת החוקרת הראשית. “אנו נרגשים מאוד מהתגלית שחשפנו. הבוראנים, בזכות המבנים הייחודיים שלהם והיציבות הפוטונית הגבוהה שלהם, מציגים מקור חדשני לפיתוח טכנולוגיית לייזר.” תקציר המאמר הידיעה על המחקר