Mikrourządzenia i większa wydajnośćlasery
Naukowcy z Instytutu Politechnicznego Rensselaer stworzyliurządzenie laseroweto jest zaledwie szerokość ludzkiego włosa, co pomoże fizykom badać podstawowe właściwości materii i światła. Ich praca, opublikowana w prestiżowych czasopismach naukowych, może również pomóc w opracowaniu wydajniejszych laserów do zastosowań w 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, z których składa się światło) przez specjalne interfejsy wewnątrz materiału, jednocześnie zapobiegając rozpraszaniu się tych cząstek w samym materiale. Ze względu na tę właściwość, izolatory topologiczne umożliwiają wielu fotonom współpracę jako całości. Urządzenia te mogą być również używane jako topologiczne „symulatory kwantowe”, umożliwiając badaczom badanie zjawisk kwantowych – praw fizycznych, które rządzą materią w ekstremalnie małych skalach – w mini-laboratoriach.
„Tentopologia fotonowaizolator, który stworzyliśmy, 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 ma takiego sprzętu, więc nasze urządzenie umożliwia większej liczbie osób prowadzenie tego rodzaju podstawowych badań fizycznych w laboratorium — powiedział adiunkt Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) w Katedrze Materiałoznawstwa i Inżynierii Materiałowej oraz starszy autor badania. Badanie obejmowało stosunkowo niewielką liczbę próbek, ale wyniki sugerują, że nowy lek wykazał znaczną skuteczność w leczeniu tej rzadkiej choroby genetycznej. Oczekujemy dalszej weryfikacji tych wyników w przyszłych badaniach klinicznych i potencjalnego doprowadzenia do nowych opcji leczenia dla pacjentów z tą chorobą”. Chociaż wielkość próbki w badaniu była stosunkowo niewielka, wyniki sugerują, że ten nowy lek wykazał znaczną skuteczność w leczeniu tej rzadkiej choroby genetycznej. Oczekujemy dalszej weryfikacji tych wyników w przyszłych badaniach klinicznych i potencjalnego doprowadzenia do nowych opcji leczenia dla pacjentów z tą chorobą.
„To również duży krok naprzód w rozwoju laserów, ponieważ próg naszego urządzenia w temperaturze pokojowej (ilość energii wymagana do jego działania) jest siedem razy niższy niż w przypadku poprzednich urządzeń kriogenicznych” – dodali badacze. Naukowcy z Rensselaer Polytechnic Institute zastosowali tę samą technikę, którą przemysł półprzewodników stosuje do produkcji mikroprocesorów, aby stworzyć nowe urządzenie, które polega na układaniu warstwowo różnych rodzajów materiałów, od poziomu atomowego do molekularnego, w celu stworzenia idealnych struktur o określonych właściwościach.
Aby zrobićurządzenie laserowe, naukowcy wyhodowali ultracienkie płytki halogenku selenku (kryształ składający się z cezu, ołowiu i chloru) i wytrawili na nich wzorzyste polimery. Umieścili te płytki kryształowe i polimery pomiędzy różnymi materiałami tlenkowymi, co dało obiekt o grubości około 2 mikronów i długości i szerokości 100 mikronów (średnia szerokość ludzkiego włosa wynosi 100 mikronów).
Gdy naukowcy skierowali światło lasera na urządzenie laserowe, na interfejsie projektowania materiałów pojawił się świetlisty wzór trójkąta. Wzór ten jest określany przez projekt urządzenia i jest wynikiem topologicznych cech 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 największych pytań w nauce” — powiedział dziekan wydziału inżynierii Rensselaer Polytechnic Institute.
Czas publikacji: 01-07-2024