Добавить новость
smi24.net
News in English
Январь
2023

Ionic Liquids’ Good Vibrations Change Laser Colors With Ease

0

Lasers are intense beams of colored light. Depending on their color and other properties, they can scan your groceries, cut through metal, eradicate tumors, and even trigger nuclear fusion. But not every laser color is available with the right properties for a specific job. To fix that, scientists have found a variety of ways to convert one color of laser light into another. In a study just published in the journal Physical Review Applied, scientists at the U.S. Department of Energy’s (DOE) Brookhaven National Laboratory demonstrate a new color-shifting strategy that’s simple, efficient, and highly customizable.

The new method relies on interactions between the laser and vibrational energy in the chemical bonds of materials called “ionic liquids.” These liquids are made only of positively and negatively charged ions, like ordinary table salt, but they flow like viscous fluids at room temperature. Simply shining a laser through a tube filled with a particular ionic liquid can downshift the laser’s energy and change its color while retaining other important properties of the laser beam.

“By adding a certain ion that has a particular vibrational frequency, we can design a liquid that shifts the laser light by that vibrational frequency,” said Brookhaven Lab chemist James Wishart, an expert on ionic liquids and a co-author on the paper. “And if we want a different color, then we can switch out one ion and put in another that has a different vibrational frequency. The component ions can be mixed-and-matched to shift laser colors by different degrees as needed.”

The paper describes using the method to achieve color changes that have been difficult to produce using other methods, including a shift from green laser light to orange—long-sought for medical applications such as treating skin and eye conditions.

Giving lasers good vibes

The idea grew out of a project to boost the capabilities of a unique, high-power carbon-dioxide (CO2) laser at Brookhaven Lab’s Accelerator Test Facility (ATF). Scientists use the ATF, a DOE Office of Science user facility, to explore innovative concepts ranging from laser-energized particle accelerators to compact and bright x-ray sources.

“ATF’s CO2 laser is the only ultra-short-pulse, long-wavelength laser in the world; there are experiments you can do there that you can’t do anywhere else,” said study co-author Rotem Kupfer, a former postdoctoral fellow at ATF. “Replacing the method of pumping this laser from commonly used electric discharge to optical excitation should improve the beam quality and the repetition rate to allow even better experiments.”

To create a laser with the appropriate wavelength (a.k.a. color) for optical pumping, the scientists sought to shift the wavelength of an existing laser. They chose the general approach of stimulated Raman scattering, which harnesses the vibrational frequencies of molecules in a solid, liquid, or gas.

“Basically, the laser deposits energy into the molecular vibrations—the squishing and stretching of the chemical bonds that make up the material. Then the photons (particles of light) that come out have the original energy minus the energy of those vibrations,” Kupfer said. The lower-energy photons have a longer wavelength, or in other words, a different color.

In gases, the process is fairly simple because you are dealing with single molecules. But those molecules have limited vibrational frequencies, which limits the types of shifts. And diffuse gaseous molecules mean scattering efficiency is low. Solids, with more tightly packed molecules, could improve efficiency. But their more complex vibrational frequencies complicate the recipe for growing such materials with the desired properties, so making these materials is costly.

“Liquids are somewhere in between,” Wishart said. “You’re still dealing with single molecules, but denser, meaning higher efficiency than gases. And with ionic liquids, you can engineer the molecules to give you the frequency you need.”

Optically transparent ionic liquids also make it easy to avoid background absorption of light and their higher viscosity avoids laser scattering from acoustic waves, which competes with and diminishes the color-shifting effect in low-viscosity liquids like water.

As the scientists worked on choosing an ideal ionic liquid for pumping the CO2 laser, they realized the color-shift approach using ionic liquids had even broader appeal. In the paper they describe its use in additional color changes, including the elusive green-to-orange shift.

“There are a lot of hard ways to do Raman shifting. But for this one, we just filled a tube with a properly selected ionic liquid, shot a laser in from one end and we got the color we wanted out—without any fine tuning,” Wishart said.

“Other methods for achieving such a color shift require complex optical setups or the use of toxic materials such as dyes dissolved in solvents,” Kupfer said. “Plus, those other processes ‘break’ the molecules; they wear out and have to be replaced. In our case, it is a balance sheet. The molecules stay unharmed.”

Wishart agreed: “It shakes up the molecules but doesn’t break them.”

The scientists say there are a range of improvements that could optimize the process, but that overall, made-to-order ionic liquids are a platform for efficient, simple, and adjustment-free laser color shifting for numerous industrial and technological purposes. 

This research, which was conducted entirely at Brookhaven Lab, was funded by the Lab’s Laboratory Directed Research and Development grants.








«А у кого нет проблем?»: Филипп Киркоров заговорил про здоровье после полученного ожога

Сахар в жару скачет даже у здоровых: как климат влияет на инсулин и глюкозу рассказала доктор Филатова

Джим Керри избавился от особняка в США c многомиллионной скидкой

Актер Алексей Чадов требует от бывшего друга выплатить ему сумму в 94 млн руб


The anti-DEI movement has a new ally: The FCC

The founder of Deliciously Ella started a blog when suffering from severe chronic pain. Now, her multimillion-dollar snack empire is going global

American firms in China report record-low new investment plans for 2025, and doubts about their profitability

Jerome Powell is gaining some key backing on Capitol Hill from GOP senators


Это провал? Как прошёл старт продаж новой Лады Искры в России

На пожаре в частном доме обнаружили тела мужчины и женщины

Интересные каналы в Telegram. Лучшие каналы в Telegram.

20 июля 2025 года стартуют официальные продажи LADA Iskra


Настройки GameHub и Winlator для игры в Prey (2017) на Android

The dairy industry would like Gen Z to drink more milk, so they made a Fortnite diner tycoon game

The origin of 'AI Appreciation Day' isn't what you think: It was started by an Elon Musk admirer who camped outside of SpaceX Starbase for a year hoping to talk to the billionaire about AI regulation

В демоверсию Silver Palace можно будет поиграть 3 августа в Китае



Roblox запускает AI-проверку возраста: шаг к безопасности или угроза приватности?

Собянин: противовоздушная оборона сбила еще один беспилотник, летевший к столице

А цены-то созрели: что из продуктов подешевеет в августе и с чем это связано

Собянин: еще один беспилотник, летевший к Москве, ликвидирован силами ПВО


21 июля — День Казанской иконы Божией Матери. Как икона-защитница связана с судьбой России

В Москве ливнем смыло фасад "Пятёрочки"

В Симферополе наградили юных крымчан за отвагу и решительность

Подводный праздник в Dhawa Ihuru: погружение за скидками


ТАСС: мост в Наро-Фоминском районе Подмосковья оперативно восстановят

В России появились в продаже новые Skoda Octavia

Дркушич назвал главных конкурентов «Зенита»

В Москве за день выльется 40% месячной нормы дождя: МКАД и центр парализованы, такси подорожало


Александр Бублик сделал 12 эйсов и вышел в финал турнира в Швейцарии

Штаты и расписание: что ждет наших ведущих теннисистов в США

Бублик завоевал шестой в карьере титул на уровне ATP

Буассон завоевала свой первый титул в WTA


В Москве 21 июля падают деревья и уходят под воду дороги

Как из бочки. Синоптик Позднякова рассказала, когда ждать солнца в Москве

На юго-востоке российской столицы перекрыли улицу из-за провала асфальта

Месячная норма осадков выпала в Москве


Музыкальные новости

Музкритик Троицкий вспомнил, что на прощании с Цоем стояла гробовая тишина

Саксофонист Бутман предложил написать джазовый гимн Петербурга

Шнякин о концерте Linkin Park в 2011-м: «Презентация „Трансформеров“, звездные актеры, всемирно известная группа в Москве.

«Подверг опасности»: за что Волочкова никогда не простит бывшего мужа Вдовина


Roblox запускает AI-проверку возраста: шаг к безопасности или угроза приватности?

Собянин: еще один беспилотник, летевший к Москве, ликвидирован силами ПВО

Республика Алтай вошла в десятку регионов России по развитию ипотеки

Методы стеганографии становятся популярнее: когда картинка может стать угрозой ИБ


Аэропорт Пулково будет принимать авиарейсы из Москвы на фоне ограничений

Новая модель Hyundai Elantra уже доступна в России: какие изменения произошли

Долетели до Твери и обратно: авиарейс Москва-Калининград вернулся в Шереметьево из-за неисправности

Спартак" с Мартинсом против "Динамо" Махачкала: стартовые составы дерби РПЛ на "Лукойл Арене


Росгвардейцы задержали мужчину, подозреваемого в угоне в Подмосковье

Дептранс: вечером 21 июля из-за непогоды могут возникнуть пробки в центре Москвы

Новая Рига продолжает удерживать статус одного из самых желанных районов

Новые китайские авто на механике: топ-5 по мнению экспертов


Путин: поддержка автопрома – обязанность российских властей

Путин присвоил Богомолову звание «Заслуженный деятель искусств России»

Путин дал оценку производственным результатам оборонных заводов Удмуртии.

Путин удостоил Манучарова ордена "За заслуги в культуре и искусстве"




Арбуз, кукуруза и холодные напитки: диетолог Садыков назвал продукты, которые портят ваш сон летом

«А у кого нет проблем?»: Филипп Киркоров заговорил про здоровье после полученного ожога

Арбуз, кукуруза и холодные напитки: диетолог Садыков назвал продукты, которые портят ваш сон летом

Врач-косметолог Зухра Балакеримова: как убрать следы от акне


Перед новыми переговорами? Москва отбивается от дронов, в Киеве - «реально ад»

Зеленский назвал сумму, которую планирует взыскать с России


В новый сезон: Сегодня ФК «Оренбург» на своем поле принимает ЦСКА из Москвы

Собянин: в Москве работает более 2,3 тысячи шахматных кружков

В Урус-Мартане состоялся турнир среди росгвардейцев, посвященный Международному дню шахмат

Собянин объявил об открытии нового спорткомплекса в Южном Бутове


«Выпил две рюмки, не вырвало»: юрист Трампа рассказал, как пил водку с Лукашенко ради освобождения заключенных

Посланник Трампа Коул рассказал, как пил водку с Лукашенко с Минске

Вячеслав Федорищев и Александр Лукашенко наметили направления развития сотрудничества Самарской области и Беларуси

Самарская делегация встретится с Александром Лукашенко в рамках работы в Минске


Собянин: еще два беспилотника, летевших на Москву, были ликвидированы

Собянин: противовоздушная оборона сбила еще один беспилотник, летевший к столице

ПВО пресекла попытку атаки еще двух БПЛА, летевших к Москве — Собянин  

Собянин: в Москве работает более 2,3 тысячи шахматных кружков


Премия достойным. Названы лучшие экотехнологии

В северо-западной части Москвы закрыли торговый центр из-за наводнения.

Зеленая миссия примет участие в международном экоакселераторе

В Москве уже более 2,4 тысячи электробусов российского производства


Отдых на Черном море знатно подешевел: россияне дерутся за билеты — сколько теперь стоят туры на царские курорты

На юго-востоке российской столицы перекрыли улицу из-за провала асфальта

Синоптик Леус: Около четверти месячной нормы осадков выпало в Москве

Месячная норма осадков выпала в Москве


Собянин: Первый участок Рублево-Архангельской линии метро полностью пройден

Архангельская область - не самое перспективное место для трудоустройства

Центр подготовки личного состава Северо-Западного округа Росгвардии пополнили призывники

Республика Алтай вошла в десятку регионов России по развитию ипотеки


В пути следования задерживаются поезда «Таврия»

"Гранд сервис экспресс" сообщил о задержках 16 поездов в Крым и из Крыма

В пути следования задерживаются поезда в Крым и обратно

Уважаемые пассажиры!. Сегодня в пути следования задерживаются поезда


Омский молодежный хор Bel Canto победил на международном фестивале в Китае

В Ульяновске 21 июля отменили авиарейсы «Победы»

В Кировскую область на Васнецовский пленэр приедут художники со всей России

"Новые люди" требуют от Мишустина включить затопления в ОСАГО после участившихся ливней














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *