Ingeniería molecular de óptica no-lineal de orden cuadratico

Ledoux y su amigo Zyss, los dos de Francia, nos presentan un resumen sobre la forma de obtener materiales orgánicos con efectos opticos nolineales (ONL) de segundo orden para nutrir a la industria de telecomunicaciones y optoelectrónica.

Los materiales inorgánicos han ganado terreno en aplicaciones opto no-lineales de orden industrial, como el caso del laser OPO. Lamentablemente, estos materiales consumen muchos recursos y tiempo para poder hacer una muestras de tamaño manejable y baratas.

Por ello, muchos investigadores han apuntado sus esfuerzos para poder crear materiales inorgánicos; los cuales se pueden diseñar para crear mejores y más manejables y baratos materiales. existen dos grandes tendencias en el disenno molecular para ONL.

Por un lado tenemos a los materiales que forman líneas de carga eléctrica, para forma dipolos eléctricos, esta geometría ha sido explotada desde los finales de los años 70. Usando polimeros con una configuración de donador de electrones (D) unidos por un puente de electrones deslocalizados cuánticamente (Link) y un grupo aceptor de electrones (A) es como se ha logrado avances significativos en la síntesis de estas cromóforos tipo cilindro. Posteriormente esta molécula debe ser insertada en una matriz y orientada eléctricamente para tener un material ideal para efectos no-lineales tipo chi cuadrada, tales como la generación de segundo armónico óptico (SHG).

El modelo de molécula DLA tiene notables representates como la molécula DR1, conocida como rojo disperso 1, la cual se emplea como estándar frente a otros diseños. Sin embargo, los autores afirman que esta vía lineal esta agotada, pues cadenas muy largas presentan saturación, inhibiendo la trasmisión de los efectos ópticos producidos.

Los autores sostienen que una mejor vía es el diseño de materiales de simetría octopolar, tal es el caso de anillos de benceno con grupos D y A intercalados, de modo que el intercambio de cargas es, en principio, en tres ejes. Estos materiales presentan simetría radial por lo cual los efectos de segundo orden son aniquilados. Los octopolos carecen de momento dipolar.
Sin embargo, pueden presentar SHG por contribuciones de efectos de tercer orden o asimetrías en la trasferencia de carga. Los materiales a base de octopolos pueden carecer de la orientación eléctrica.

Las principales técnicas experimentales para estudiar los sistemas octopolos son dos:

EFISH: Electric field induced second harmonic generation, la cual si orienta y trasmite carga a los octopolos, además tiene la ventaja de obtener la longitud de coherencia con un mínimo ajusta al arreglo experimental. Solo se puede aplicar en líquidos.

HLS: Harmonic ligh scattering o también llamado Hyper-Ryleig Scattering, su configuración es simple y se puede emplear en sólidos o líquidos, pero requiere de una muestra patrón en polvo.

Los octopolos son una alternativa novedosa para crear prototipos para la ONL. Sin embargo, la geometría DLA puede todavía ser fuente de mejores materiales que el novato de litio para efectos como la generación de armónicos.

Referencia:

Ledoux, I., Zyss, J., “Molecular engineering of molecules and materials for quadratic nonlinear optics,”Comptes Rendus Physique 3 (4), pp. 407-427 (2002).
doi:10.1016/S1631-0705(02)01332-4