Mikrourządzenia i większa wydajnośćlasery
Naukowcy z Instytutu Politechnicznego Rensselaer stworzyliurządzenie laseroweTo zaledwie grubość ludzkiego włosa, co pomoże fizykom badać fundamentalne właściwości materii i światła. Ich praca, opublikowana w prestiżowych czasopismach naukowych, może również przyczynić się do opracowania wydajniejszych laserów do zastosowań w różnych dziedzinach, od medycyny po produkcję.
TenlaserUrządzenie jest wykonane ze specjalnego materiału zwanego fotonicznym izolatorem topologicznym. Fotoniczne izolatory topologiczne są w stanie kierować fotony (fale i cząstki tworzące światło) przez specjalne interfejsy wewnątrz materiału, jednocześnie zapobiegając ich rozpraszaniu się w samym materiale. Dzięki tej właściwości izolatory topologiczne umożliwiają wielu fotonom współdziałanie jako całość. Urządzenia te mogą być również wykorzystywane jako topologiczne „symulatory kwantowe”, umożliwiając naukowcom badanie zjawisk kwantowych – praw fizycznych rządzących materią w ekstremalnie małej skali – w minilaboratoriach.
„Tentopologiczna fotonowaStworzony przez nas izolator jest wyjątkowy. Działa w temperaturze pokojowej. To przełom. Wcześniej takie badania można było przeprowadzać tylko przy użyciu dużego, drogiego sprzętu do chłodzenia substancji w próżni. Wiele laboratoriów badawczych nie dysponuje takim sprzętem, dlatego nasze urządzenie umożliwia większej liczbie osób prowadzenie tego rodzaju badań z zakresu fizyki fundamentalnej w laboratorium” – powiedział adiunkt w Instytucie Politechnicznym Rensselaer (RPI) w Katedrze Nauki o Materiałach i Inżynierii oraz starszy autor badania. Badanie objęło stosunkowo niewielką próbę, ale wyniki sugerują, że nowy lek wykazał znaczną skuteczność w leczeniu tej rzadkiej choroby genetycznej. Z niecierpliwością oczekujemy na dalszą weryfikację tych wyników w przyszłych badaniach klinicznych, co potencjalnie doprowadzi do powstania nowych opcji leczenia dla pacjentów z tą chorobą. Chociaż próba była stosunkowo niewielka, wyniki sugerują, że ten nowy lek wykazał znaczną skuteczność w leczeniu tej rzadkiej choroby genetycznej. Z niecierpliwością oczekujemy na dalszą weryfikację tych wyników w przyszłych badaniach klinicznych, co potencjalnie doprowadzi do powstania nowych opcji leczenia dla pacjentów z tą chorobą.
„To również duży krok naprzód w rozwoju laserów, ponieważ próg działania naszego urządzenia w temperaturze pokojowej (ilość energii potrzebna do jego działania) jest siedmiokrotnie niższy niż w przypadku poprzednich urządzeń kriogenicznych” – dodali naukowcy. Naukowcy z Instytutu Politechnicznego Rensselaer wykorzystali tę samą technikę, którą przemysł półprzewodnikowy stosuje do produkcji mikroprocesorów, aby stworzyć nowe urządzenie. Polega ona na układaniu warstwowo różnych rodzajów materiałów, od poziomu atomowego do molekularnego, w celu stworzenia idealnych struktur o określonych właściwościach.
Aby zrobićurządzenie laseroweNaukowcy wyhodowali ultracienkie płytki z halogenku selenku (kryształu złożonego 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 naukowcy skierowali światło lasera na urządzenie laserowe, na interfejsie projektowania materiałów pojawił się świetlisty wzór trójkątny. Wzór ten jest determinowany przez konstrukcję urządzenia i wynika z topologicznych cech lasera. „Możliwość badania zjawisk kwantowych w temperaturze pokojowej to ekscytująca perspektywa. Innowacyjne prace profesora Bao pokazują, że inżynieria materiałowa może pomóc nam odpowiedzieć na niektóre z najważniejszych pytań naukowych” – powiedział dziekan Wydziału Inżynierii w Instytucie Politechnicznym Rensselaer.
Czas publikacji: 01-07-2024