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

DIAGNOSTICS OF BRAIN DISEASES VIA STEM CELLS

 01 luglio 2019 - ore 14:15

 

Cnr Nanotec Lecce

 

Realizzato nell'ambito delle attività del progetto "TecnoMed Puglia - Tecnopolo per la medicina di precisione", il meeting è dedicato allo studio delle malattie neurodegenerative: dai nuovi biomarcatori alle piu recenti modellizzazioni, per una migliore comprensione dei meccanismi di base e quindi per lo sviluppo di terapie sempre più ritagliate sul singolo paziente.

EIT RawMaterials Roadshow

21 giugno 2019 ore 09:00 – 15:00

   

Lecce, Aula Fermi Edificio Aldo Romano, Campus Ekotecne, Via Lecce-Monteroni

   

Farà tappa a Lecce il prossimo 21 giugno, presso l’Aula Fermi dell’edificio IBIL all’interno del Campus Ecotekne, l’EIT RawMaterials, la piattaforma per il sostegno all’innovazione finanziata dall’Istituto Europeo di Innovazione e Tecnologia (EIT).

   

L’EIT ha creato le cosiddette KIC – Knowledge Innovation Community, comunità che mirano alla promozione dell’innovazione e della formazione in Europa in settori cruciali, sostenendo l’imprenditorialità e favorendo il passaggio di nuove idee dalla fase di incubazione al mercato.

 

La EIT RawMaterials si impegna ad affrontare la sfida globale dell’approvvigionamento delle materie prime in Europa attraverso programmi e progetti che mirano allo sviluppo di tecnologia nell’intera catena di valore delle materie prime: dall’esplorazione delle risorse, all’industria mineraria, dai processi metallurgici alla sostituzione delle materie prime critiche o tossiche, dal riciclo dei materiali dei prodotti a fine vita sino alla progettazione di prodotti per l’economia circolare. Nell’ambito dei programmi di sviluppo a livello regionale, la EIT RawMaterials ha creato un Hub nella Regione Puglia coordinato da ENEA, al fine di incrementare il coinvolgimento degli ecosistemi locali nelle attività della KIC e del suo partenariato.

 

Il MedinHub avrà inoltre l’obiettivo di raggiungere nuove organizzazioni e promuovere la partecipazione delle industrie e delle PMI più innovative, nonché il coinvolgimento delle prestigiose università e centri di ricerca dell’area.

 

Link per la registrazione:

https://www.lyyti.in/EIT_RawMaterials_Roadshow__Lecce_9500

NanoInnovation 2019

Il Cnr Nanotec è tra i protagonisti di “NanoInnovation 2019", la manifestazione organizzata dall’Associazione italiana per la ricerca industriale (Airi) e dall’Associazione Nanoitaly, ospitata a Roma dall’11 al 14 giugno. Rivolta a ricercatori, imprenditori, industrie, enti di ricerca, NanoInnovation 2019 si propone come la più importante conferenza sulle nanotecnologie e le tecnologie abilitanti in Italia.

 

Il programma dettagliato dell’evento è disponibile al linkhttp://www.nanoinnovation2019.eu/

Tra i partecipanti del Cnr Nanotec:

- Clara Guido, “Non-viral gene delivery using polymeric NPs”;

- LucaLEUZZI, “Overview del progetto ATOM”;

- AlessiaCEDOLA, “La tomografia X e le sue applicazione: dai beni culturali all'industria elettronica”;

- FrancescoMATTEUCCI, “Nanodispositivi per il fotovoltaico integrato”;

- Giuseppe Valerio Bianco, “Chemical strategies to improve CVD graphene’s functionalities in technological applications”