Ученые подсветили пузыри из мыльной воды, смешанной с флуоресцентным красителем, после чего с их помощью смогли измерить давление и электрические поля.

Лазер — устройство, которое преобразует электрическую, тепловую и другие виды энергии в узконаправленное излучение. Говоря проще: ток возбуждает частички света (протоны), которые затем излучают энергию в форме света. Этот свет собирается в пучок. Таким образом образуются лазерные лучи.

Сегодня лазеры применяют в самых разных областях науки и техники. От лазерной указки в школе, до лазерной локации в астрономии. Физики уже давно ищут способы, которые помогли бы удешевить лазерные системы и создать портативные установки с широким применением. 

Ученые из словенского Института Йожефа Стефана под руководством Матьяжа Хумара смогли создать «лазерную установку» из подручных средств. Они сделали крошечные лазеры из мыльных пузырей. Об этом физики рассказали в своей статье, опубликованной в Physical Review X.

«Для генерации луча подойдет практически любой мыльный пузырь. Мы брали обычное мыло для рук или детскую мыльную смесь. Просто нужно добавить внутрь пузыря небольшое количество флуоресцентного красителя и все заработает», — пояснил Матьяж. 

Статья по теме: Оптогенетика: сможем ли мы научиться управлять памятью

Основу всех лазеров составляют три ключевых элемента. 

Первый элемент — оптический резонатор. Обычно он представлен системой из двух параллельных зеркал вокруг рабочего тела лазера. Вместо зеркал словенские физики использовали внутренний объем пузырей. Некоторые из них были несколько миллиметров в диаметре, другие — до сантиметра. 

Второй элемент — усиливающая среда, способная выдерживать стимулированное излучение. Эту проблему физики решили добавлением внутрь пузыря небольшого количества флуоресцентного красителя. Он превращает поглощенный свет в более длинноволновое видимое излучение. Иными словами, служит светоусиливающим материалом: при освещении сильно блестит и излучает свет. 

Третий компонент — источник энергии. В случае с мыльными пузырями свет проходил от оптоволокна (происходила передача света по оптическому кабелю), которое исследователи направляли на пузырь через фокусирующую линзу. 

В результате пузыри начали генерировать лазерный луч. Исследователи отметили, что их технология устраняет необходимость в зеркалах и предоставляет гибкую и динамическую платформу для генерации лазерного луча.

Для создания «пузырьковых лазеров» словенские физики также экспериментировали с жидкими кристаллами вместо мыла. Это сделало лазеры более стабильными и долговечными, что позволило исследователям превратить их в микродатчики давления и «приборы» для измерения электрического поля. 

По словам исследователей, их «пузырьковые лазеры» настолько чувствительны, что смогли обнаружить изменения давления даже на 0,001 процента от атмосферного давления. Кроме того, с помощью этих «устройств» можно «чувствовать» электрические поля. Причем даже в ясный день без гроз и молний (гигантских электрических искровых разрядов в атмосфере). 

Ученые полагают, что такие лазеры можно будет использовать в различных областях, включая метеорологию, в мониторинге загрязнения окружающей среды и даже в разработке новых медицинских устройств.

Словенские физики уже работают над созданием портативных сенсорных устройств на основе «пузырьковых лазеров».