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

Scholar-in-Training Award dell'AACR a Marta Cavo

Lecce, 15/01/2020
Marta Cavo, giovane assegnista di ricerca ERC all'istituto di Nanotecnologia del CNR di Lecce, si è aggiudicata lo “Scholar-in-Training Award” (USD $625) dell'American Association for Cancer Research (AACR). La selezione premia la sua partecipazione alla conferenza internazionale "The Evolving Landscape of Cancer Modeling”, organizzata dall'American Association for Cancer Research (AACR), che si terrà nei giorni 2-5 Marzo 2020 a San Diego, California, dove presenterà il lavoro  “Quantifying stroma-tumor cell interactions in three-dimensional cell culture systems” . Link al convegno: https://www.aacr.org/Meetings/Pages/MeetingDetail.aspx?EventItemID=198&DetailItemID=975

Link alla descrizione del premio: https://www.aacr.org/Meetings/PAGES/TRAVEL%20GRANTS/AACR-SCHOLAR-IN-TRAINING-AWARDS-OTHER-CONFERENCES-AND-MEETINGS___36A82A.ASPX#.U9p4raPg_j5

I° meeting TecnoMed Puglia

Lecce, 05 dicembre 2019 - Aula Rita Levi Montalcini - CNR NANOTEC Lecce

Si terrà domani, giovedì 05 dicembre, con inizio alle ore 14.00 presso l'aula Rita Levi Montalcini del Cnr Nanotec, il "I° meeting TecnoMed Puglia: Tecnopolo per la medicina di precisione". Il meeting mira a fare il punto sulle attività programmate, sullo stato di avanzamento e sugli highlights.

Puoi scaricare la locandina da qui

Jam session Nanotec... note di scienza su scala nanometrica

Lecce, 27 settembre 2019 - ex monastero degli Olivetani   "CAR-T: l'alba di una nuova era" con: Attilio Guarini (IRCCS Istituto Tumori “Giovanni Paolo II” di Bari) introduce e modera: Marco Ferrazzoli (Ufficio Stampa CNR Roma) a cura di: Gabriella Zammillo  

Le CAR-T (Chimeric Antigens Receptor Cells-T) sono cellule modificate in laboratorio a partire dai linfociti T. Rappresentano una nuova strategia di cura che sfrutta il sistema immunitario per combattere alcuni tipi di tumore come linfomi aggressivi a grandi cellule e leucemie linfoblastiche acute a cellule B. Il prof Attilio Guarini, ematologo all’Istituto tumori Giovanni Paolo II di Bari, le definisce la “vis sanatrix naturae della antica medicina salernitana”, trattandosi del potenziamento dell’attività citotossica dei linfociti del paziente opportunamente ingegnerizzati per riconoscere e contrastare alcuni tipi di cellule tumorali.

 

Le CAR-T possono quindi essere definite un “farmaco vivente” proprio perché prodotto a partire dalle cellule dello stesso paziente aprendo così ad un nuovo mondo, considerato che i farmaci convenzionali sono prodotti da sostanze chimiche o, in alternativa, sono anticorpi prodotti in laboratorio dai biologi. Un trattamento estremamente complesso e costoso, non sempre applicabile, ma laddove possibile, dai risultati incoraggianti per le aspettative di vita. Lo sviluppo di nuove tecnologie per la produzione di CAR-T è parte integrante delle attività di ricerca condotte dal TecnoMed Puglia, il TecnoPolo per la Medicina di Precisione, coordinato da Giuseppe Gigli direttore del Cnr Nanotec di Lecce, e che nel suo nucleo fondatore vede anche l’IRCCS Istituto Tumori “Giovanni Paolo II” di Bari, il Centro di malattie neurodegenerative e dell’invecchiamento cerebrale dell’Università di Bari con sede presso l’Ospedale " G. Panico" di Tricase e la Regione Puglia.

 

L'evento apre la nuova stagione della rassegna divulgativa "Jam session Nanotec: note di scienza su scala nanometrica", un progetto Cnr Nanotec di Gabriella Zammillo, realizzato in collaborazione con Liberrima.

A condurre e moderare la serata, Marco Ferrazzoli, capo ufficio stampa dal CNR.   Puoi scaricare la locandina da qui