Milni mehurčki lahko delujejo kot laserji
Zala Korenjak in doc. dr. Matjaž Humar
Datum objave:
Milni mehurčki s svojimi spreminjajočimi barvami navdušujejo tako odrasle kot otroke in so vir navdiha za raziskovalce na različnih področjih – matematiki, fiziki, kemiji in biologiji. Med njimi sta Zala Korenjak in doc. dr. Matjaž Humar z Instituta Jožef Stefan in Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani, ki sta kot prva dokazala, da lahko milni mehurčki delujejo kot laserji.
V raziskavi, ki je bila objavljena v reviji Physical Review X, sta dokazala, da lahko barvilo v milnem mehurčku ojača svetlobo, ki v njem kroži, in proizvede lasersko svetlobo, če mehurček vzbujamo z zunanjim virom svetlobe. Ta svetloba je vidna kot žareč obroč okoli mehurčka. Takšni mehurčki so lahko uporabni kot izjemno občutljivi senzorji tlaka in električnega polja.
Ker so klasični milni mehurčki zaradi izhlapevanja vode neobstojni, sta v naslednji fazi uporabila milu podobne molekule, vendar brez dodatka vode – smektične tekoče kristale. Takšni smektični mehurčki so imeli popolnoma enakomerno debelino stene in najpomembneje, bili so izredno stabilni. Mehurčki so bili pritrjeni na konec kapilare ali pa so prosto lebdeli v posodi, napolnjeni z ogljikovim dioksidom. Spekter laserske svetlobe, ki so jo oddajali mehurčki, je bil sestavljen iz več sto enakomerno razmaknjenih ostrih vrhov. Na podlagi spektra oddane laserske svetlobe in njegovega spreminjanja v času sta lahko izmerila tudi le deset nanometrov velike spremembe velikosti milimetrskega mehurčka. To je 10.000-krat manj od debeline človeškega lasu.
Ta izjemna natančnost je omogočila uporabo smektičnih mehurčkov kot enih najbolj občutljivih senzorjev električnega polja in tlaka, razvitih do zdaj. V prihodnosti pa bi jih lahko uporabili tudi kot izjemno občutljiv mikrofon, senzor magnetnega polja in za preučevanje novih pojavov v tankih filmih.
Raziskava je predstavljena v videu.
Vir:
Zala Korenjak in Matjaž Humar, Smectic and Soap Bubble Optofluidic Lasers, Physical Review X 14, 011002 (2024), https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.14.011002-