Urządzenia mikro i bardziej wydajnelasery
Naukowcy z Rensselaer Polytechnic Institute stworzyliurządzenie laseroweto tylko szerokość ludzkiego włosa, co pomoże fizykom badać podstawowe właściwości materii i światła. Ich prace, opublikowane w prestiżowych czasopismach naukowych, mogą również pomóc w opracowaniu bardziej wydajnych laserów do stosowania w różnych dziedzinach, od medycyny po produkcję.
Thelaserurządzenie wykonane jest ze specjalnego materiału zwanego fotonicznym izolatorem topologicznym. Fotoniczne izolatory topologiczne są w stanie prowadzić fotony (fale i cząstki tworzące światło) przez specjalne interfejsy wewnątrz materiału, zapobiegając jednocześnie rozpraszaniu tych cząstek w samym materiale. Dzięki tej właściwości izolatory topologiczne umożliwiają wielu fotonom współpracę jako całość. Urządzenia te można również wykorzystać jako topologiczne „symulatory kwantowe”, umożliwiając naukowcom badanie zjawisk kwantowych – praw fizycznych rządzących materią w niezwykle małych skalach – w minilaboratoriach.
„Topologia fotonicznaIzolator, który wykonaliśmy, jest wyjątkowy. Działa w temperaturze pokojowej. To poważny przełom. Wcześniej takie badania można było prowadzić jedynie przy użyciu dużego i drogiego sprzętu do chłodzenia substancji w próżni. Wiele laboratoriów badawczych nie jest wyposażonych w tego rodzaju sprzęt, więc nasze urządzenie umożliwia większej liczbie osób prowadzenie tego rodzaju podstawowych badań fizycznych w laboratorium” – powiedział adiunkt Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) na Wydziale Nauki i Inżynierii Materiałowej oraz starszy autor badania. Badanie przeprowadzono na stosunkowo małej próbie, ale wyniki sugerują, że nowy lek wykazał znaczną skuteczność w leczeniu tej rzadkiej choroby genetycznej. Z niecierpliwością czekamy na dalszą walidację tych wyników w przyszłych badaniach klinicznych, które potencjalnie umożliwią opracowanie nowych możliwości leczenia pacjentów cierpiących na tę chorobę”. Chociaż wielkość próby objęta badaniem była stosunkowo niewielka, wyniki sugerują, że ten nowy lek wykazał znaczną skuteczność w leczeniu tej rzadkiej choroby genetycznej. Z niecierpliwością czekamy na dalszą walidację tych wyników w przyszłych badaniach klinicznych, które potencjalnie umożliwią opracowanie nowych możliwości leczenia pacjentów cierpiących na tę chorobę”.
„To także duży krok naprzód w rozwoju laserów, ponieważ próg naszego urządzenia w temperaturze pokojowej (ilość energii wymaganej do jego działania) jest siedmiokrotnie niższy niż w przypadku poprzednich urządzeń kriogenicznych” – dodali naukowcy. Naukowcy z Rensselaer Polytechnic Institute wykorzystali tę samą technikę stosowaną w przemyśle półprzewodników do produkcji mikrochipów do stworzenia nowego urządzenia, które polega na układaniu różnych rodzajów materiałów warstwa po warstwie, od poziomu atomowego do molekularnego, w celu stworzenia idealnych struktur o określonych właściwościach.
Aby zrobićurządzenie laserowebadacze wyhodowali ultracienkie płytki z halogenku selenku (kryształu składającego się z cezu, ołowiu i chloru) i wytrawili na nich wzorzyste polimery. Umieścili te płytki kryształowe i polimery pomiędzy różnymi materiałami tlenkowymi, uzyskując obiekt o grubości około 2 mikronów oraz długości i szerokości 100 mikronów (średnia szerokość ludzkiego włosa wynosi 100 mikronów).
Kiedy badacze skierowali laser na urządzenie laserowe, na interfejsie projektu materiału pojawił się świecący wzór trójkąta. Wzór jest określony przez konstrukcję urządzenia i jest wynikiem charakterystyki topologicznej lasera. „Możliwość badania zjawisk kwantowych w temperaturze pokojowej to ekscytująca perspektywa. Innowacyjna praca profesora Bao pokazuje, że inżynieria materiałowa może pomóc nam odpowiedzieć na niektóre z najważniejszych pytań nauki”. – powiedział dziekan inżynierii z Rensselaer Polytechnic Institute.
Czas publikacji: 01 lipca 2024 r