We demonstrate random lasing action in flexible bacterial cellulose (BC) membrane containing a laser-dye and either dielectric or metallic nanoparticles (NPs). The novel random laser system consists of BC nanofibers attached with Rhodamine 6G molecules and having incorporated either silica or silver NPs. The laser action was obtained by excitation of the samples with a 6 ns pulsed laser at 532 nm. Minimum laser threshold of ≈0.7 mJ/pulse was measured for the samples with silica NPs, whereas a laser threshold of 2.5 mJ/pulse for a system based on silver NPs was obtained. In both cases a linewidth narrowing from ≈50 to ≈4 nm was observed. Potential applications in biophotonics and life sciences are discussed for this proof-of-concept device.
REFERENCES
1.
2.
M.
Siddique
, L.
Yang
, Q. Z.
Wang
, and R. R.
Alfano
, Opt. Commun.
117
, 475
(1995
).3.
L.
Wang
, D.
Liu
, N.
He
, S. L.
Jacques
, and S. L.
Thomsen
, Appl. Opt.
35
, 1775
(1996
).4.
M. C.
Gather
and S. H.
Yun
, Nature Photon.
5
, 406
(2011
).5.
M. C.
Gather
and S. H.
Yun
, Opt. Lett.
36
, 3299
(2011
).6.
7.
H.
Cao
, Waves Random Media
13
, R1
(2003
).8.
D. S.
Wiersma
, Nat. Phys.
4
, 359
(2008
).9.
10.
D. S.
Wiersma
and M. A.
Noginov
, J. Opt.
12
, 020201
(2010
).11.
D. S.
Wiersma
, Nature Photon.
7
, 188
(2013
).12.
N. M.
Lawandy
, R. M.
Balachandran
, A. S. L.
Gomes
, and E.
Sauvain
, Nature
368
, 436
(1994
).13.
C.
Tolentino Dominguez
, R. L.
Maltez
, R. M. S.
dos Reis
, L. S. A.
de Melo
, C. B.
de Araújo
, and A. S. L.
Gomes
, J. Opt. Soc. Am. B
28
, 1118
(2011
).14.
H.
Cao
, Y.
Zhao
, S. T.
Ho
, E. W.
Seelig
, Q. H.
Wang
, and R. P. H.
Chang
, Phys. Rev. Lett.
82
, 2278
(1999
).15.
G.
Zhu
, C. E.
Small
, and M. A.
Noginov
, Opt. Lett.
33
, 920
(2008
).16.
E.
Pecoraro
, S.
García-Revilla
, R. A. S.
Ferreira
, R.
Balda
, L. D.
Carlos
, and J.
Fernández
, Opt. Express
18
, 7470
(2010
).17.
C. J. S.
de Matos
, L.
de S. Menezes
, A. M.
Brito-Silva
, M. A. M.
Gamez
, A. S. L.
Gomes
, and C. B.
de Araújo
, Phys. Rev. Lett.
99
, 153903
(2007
).18.
R. C.
Polson
and Z. V.
Vardeny
, Appl. Phys. Lett.
85
, 1289
(2004
).19.
R. C.
Polson
and Z. V.
Vardeny
, J. Opt.
12
, 024010
(2010
).20.
Q.
Song
, S.
Xiao
, Z.
Xu
, J.
Liu
, X.
Sun
, V.
Drachev
, V. M.
Shalaev
, O.
Akkus
, and Y. I.
Kim
, Opt. Lett.
35
, 1425
(2010
).21.
D.
Zhang
, G.
Kostovski
, C.
Karnutsch
, and A.
Mitchell
, Org. Electron.
13
, 2342
(2012
).22.
I.
Viola
, N.
Ghofraniha
, A.
Zacheo
, V.
Arima
, C.
Conti
, and G.
Gigli
, J. Mater. Chem. C
1
, 8128
(2013
).23.
W. K.
Czaja
, D. J.
Young
, M.
Kawecki
, and R. M.
Brown
, Jr., Biomacromolecules
8
, 1
(2007
).24.
J.
Wang
, Y.
Zhu
, and J.
Du
, J. Mech. Med. Biol.
11
, 285
(2011
).25.
26.
H. S.
Barud
, T.
Regiani
, R. F. C.
Marques
, W. R.
Lustri
, Y.
Messaddeq
, and S. J. L.
Ribeiro
, J. Nanomater.
2011
, 1
.27.
D.
Klemm
, D.
Schumann
, U.
Udhardt
, and S.
Marsch
, Prog. Polym. Sci.
26
, 1561
(2001
).28.
W. K.
Czaja
, A.
Krystynowic
, S.
Bielecki
, and R. M.
Brown
, Jr., Biomaterials
27
, 145
(2006
).29.
H. S.
Barud
, R. M. N.
Assunção
, M. A. U.
Martines
, J.
Dexpert-Ghys
, R. F. C.
Marques
, Y.
Messaddeq
, and S. J. L.
Ribeiro
, J. Sol-Gel Sci. Technol.
46
, 363
(2008
).30.
A. M.
Brito-Silva
, A.
Galembeck
, A. S. L.
Gomes
, A. J.
Jesus-Silva
, and C. B.
de Araújo
, J. Appl. Phys.
108
, 033508
(2010
).31.
I.
Sondi
and B.
Salopek-Sondi
, J. Colloid Interface Sci.
275
, 177
(2004
).32.
J. S.
Kim
, E.
Kuk
, K. N.
Yu
, J.-H.
Kim
, S. J.
Park
, H. J.
Lee
, S. H.
Kim
, Y. K.
Park
, Y. H.
Park
, C.-Y.
Hwang
, Y.-K.
Kim
, Y.-S.
Lee
, D. H.
Jeong
, and M.-H.
Cho
, Nanomedicine
3
, 95
(2007
).33.
X.
Meng
, K.
Fujita
, S.
Murai
, and K.
Tanaka
, Phys. Rev. A
79
, 053817
(2009
).34.
X.
Meng
, K.
Fujita
, Y.
Zong
, S.
Murai
, and K.
Tanaka
, Appl. Phys. Lett.
92
, 201112
(2008
).35.
S.
Chen
, X.
Zhao
, Y.
Wang
, J.
Shi
, and D.
Liu
, App. Phys. Lett.
101
, 123508
(2012
).36.
B.
Redding
, M. A.
Choma
, and H.
Cao
, Nature Photon.
6
, 355
(2012
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
