Organic random lasers

I Random Lasers (RLS) sono realizzati in mezzi disordinati amplificanti; il feedback per l’ emissione stimolata della luce è dato dalla dispersione e non è necessaria alcuna cavità esterna. La cavità è data unicamente dallo scattering multiplo. Pertanto, i raggi di luce che penetrano in questi materiali interferiscono l’un l’altro a causa della dispersione e attivano dei modi in relazione ai differenti meccanismi caratteristici dei materiali stessi. In un RL il processo di scattering multiplo definisce modi ottici con una precisa frequenza di picco e larghezza di banda, nonché durata e profilo spaziale.

Recentemente sono stati proposti approcci promettenti per la fabbricazione di laser planari basati sui RLs e sono basati sull’utilizzo di strati molecolari attivi in cui difetti, aggregati o l’aggiunta di piccole particelle agiscono come centri di scattering. Per costruire un RL è importante creare una dispersione all’interno del materiale tanto forte da renderlo otticamente spesso. Tuttavia, data la necessità di avere una casualità intrinseca dei centri di diffusione, i metodi convenzionali di  fabbricazione di dispositivi non sono adeguati nel caso dei RLs perché non consentono un accurato controllo dei parametri geometrici del dispositivo, e di conseguenza delle proprietà di emissione.

Proponiamo l’uso di materiali semiconduttori organici per la fabbricazione di dispositivi RL sfruttando le loro proprietà fisico-chimiche e le caratteristiche strutturali. Ad esempio,  per la realizzazione di RL organici alla nanoscala sono state utilizzate tecniche di auto-organizzazione e processi litografici non-convenzionali. Infine, è stata dimostrata sperimentalmente per la prima volta la natura vetrosa delle fluttuazioni di intensità spettrale di un RL mediante un sistema disordinato solido.

Selezione di risultati:

Abbiamo dimostrato l’emissione RL RandomLaserda una dispersione di nano-aggregati di una molecola organica a base di tiofene. La struttura è stata ottenuta in modo controllato mediante processi di litografia soft. L’uso di processi litografici a tensione di superficie controllata (STD) permette di ottenere RLs organici con forme desiderate e in cui i centri di diffusione sono aggregati tiofene formati mediante autoassemblaggio molecolare spontaneo.

L’ottimizzazione delle procedure di deposizione e la cinetica del processo permettono di modulare le proprietà di emissione coerenti controllando la distribuzione e la dimensione dei centri casuali di scattering

Abbiamo realizzato per la prima volta dispositivi laser da fogli flessibili di carta comune e biodegradabile, senza la presenza di alcuna cavità ottica ma creando dei canali microfluidici porosi sulle fibre della cellulosa, all’interno dei quali si può far fluire per capillarità un colorante ad emissione laser.Fiber

Tale dispositivo RL su carta permette inoltre di dimostrare una transizione nell’emissione RL indotta dalla geometria: da RL non risonante in cui il meccanismo di feedback è dato unicamente dall’effetto dispersione della carta a RL risonante in cui lo stesso materiale, confinato in micro-canali con pareti definite che si comportano come cavità, mostra un comportamento di tipo laser.

Abbiamo studiato fluttuazioni di singolo impulso in RL, introdotto e misurato la sovrapposizione delle fluttuazioni di intensità (IFO), l’analogo della sovrapposizione di Parisi in realizzazioni sperimentali indipendenti dello stesso campione disordinato, ovvero la realizzazione sperimentale delle repliche matematiche.
OrganicLaser

Abbiamo trovato che la funzione di distribuzione IFO produce evidenze di una transizione ad una fase vetrosa della luce compatibile con una rottura simmetria delle repliche. In un cristallo amorfo realizzato mediante oligomeri del tiofene, il cui comportamento ottico sotto stimolazione esterna può essere adeguatamente rappresentato dalla teoria dei vetri di spin, abbiamo misurato i parametri della funzione di distribuzione IFO, abbiamo trovato un comportamento simile a quello che viene teoricamente descritto per la fase spin-vetro (ad alta pompaggio) e la fase paramagnetica / fluorescenza (a bassa pompaggio), e abbiamo chiaramente identificato la transizione tra loro, ovvero quella nota come soglia di laseramento.

Facilities & Labs

Nanotec @ Lecce

S.Li.M. Lab @ Roma

People

Ilenia_ViolaIenia

Viola

Ricercatore CNR

leuzziLuca

Leuzzi

Ricercatore CNR

Valentina_ArimaValentina

Arima

Ricercatore CNR

Antonella_ZacheoAntonella

Zacheo

PostDoc Associato

Publications

  1. Ghofraniha, I. Viola, F. Di Maria, G. Barbarella, G. Gigli, L. Leuzzi, C. Conti, Experimental evidence of replica symmetry breaking in random lasers, Nat. Comm. 6, 6058 (2015), doi:10.1038/ncomms7058.
  2. Ghofraniha, I. Viola, F. Di Maria, G. Barbarella, G. Gigli, C. Conti,  Random laser from engineered nanostructures obtained by surface tension driven lithography, Laser & Photonics Rev. 7, 432-438, (2013), doi: 10.1002/lpor.201200105.
  3. Viola, N. Ghofraniha, A. Zacheo, V. Arima, C. Conti, G. Gigli, Random laser emission from paper-based device, J. Mater. Chem. C 8, 8128-8133,  (2013), doi: 10.1039/C3TC31860E.
  4. Ghofraniha, I. Viola, A. Zacheo, V. Arima, G. Gigli, C. Conti, Transition from  non-resonant to resonant random lasers by the  geometrical confinement of  disorder, Opt. Lett. 38, 5043-5046 (2013), doi: 10.1364/OL.38.005043.

Latest News

La settimana del rosa digitale - 4^ed

La settimana del rosa digitale - 4^ed

 

Percorso di condivisione della carriera di scienziato-donna fatto attraverso esperimenti di estrazione di sostanze chimiche partendo dal cibo.

11 e 15 marzo 2019

Via Marconi,39 - Casamassima Bari 70010

Che “cavolo" di arcobaleno-mamme e scienza un viaggio alla scoperta di cio’ che Madre Natura ci insegna.

con Eloisa Sardella (CNR Nanotec) e Laura Rosso (PSP)

maggiori info:

TERAMETANANO - International Conference on Terahertz Emission, Metamaterials and Nanophotonics

TERAMETANANO - IV ed.

Castello Carlo V, Lecce 27 -31 Maggio 2019

The IV edition of TERAMETANANO, the International Conference on Terahertz Emission, Metamaterials and Nanophotonics, will take place in Lecce (Italy) from 27 to 31 of May 2019 in the 16th-century Castle of Charles V   with two special nights that will be held in an original Theatre of Roman period.

 

TERAMETANANO is an annual conference that gather physicists studying a wide variety of phenomena in the areas of nano-structuresnano-photonics and meta-materials, with special attention to the coupling between light and matter and in a broad range of wavelengths, going from the visible up to the terahertz.

 

Al via la fase 2 del Tecnopolo per la medicina di precisione

Firmata convenzione tra Regione, Università e Cnr per avvio seconda fase del Tecnopolo

Bari, 27 novembre 2018 

Sottoscritto stamane l’accordo tra Regione PugliaCnr Consiglio nazionale delle ricerche, Irccs Giovanni Paolo II di Bari e Università di Bari per l’avvio della seconda fase del Tecnopolo per la Medicina di Precisione. Sede del tecnopolo, il CnrNanotec.

“La sfida della medicina moderna è tradurre nella pratica clinica gli enormi progressi compiuti dalla scienza e dalla tecnologia. In questo contesto le nanotecnologie, focalizzate sull’indagine e sulla manipolazione della materia a livello nanometrico-molecolare, si presentano come uno strumento potentissimo al servizio della medicina di precisione, la nuova frontiera che punta allo sviluppo di trattamenti personalizzati per il singolo paziente”, afferma  Giuseppe Gigli, direttore di Cnr Nanotec e coordinatore del Tecnopolo.

Link video dichiarazione Massimo Inguscio: http://rpu.gl/uChUl

Link video di presentazione Tecnomed: http://rpu.gl/Qqerm

Link video dichiarazione Michele Emiliano: http://rpu.gl/aJoee