Мікропристрої та більш ефективнілазери
Дослідники Політехнічного інституту Ренсселера створилилазерний пристрійце лише товщина людської волосини, що допоможе фізикам вивчати фундаментальні властивості матерії та світла. Їхня робота, опублікована в престижних наукових журналах, також може допомогти розробити ефективніші лазери для використання в різних галузях, від медицини до виробництва.
TheлазерПристрій виготовлено зі спеціального матеріалу, який називається фотонним топологічним ізолятором. Фотонні топологічні ізолятори здатні проводити фотони (хвилі та частинки, з яких складається світло) через спеціальні інтерфейси всередині матеріалу, запобігаючи розсіюванню цих частинок у самому матеріалі. Завдяки цій властивості топологічні ізолятори дозволяють багатьом фотонам працювати разом як єдине ціле. Ці пристрої також можна використовувати як топологічні «квантові симулятори», що дозволяють дослідникам вивчати квантові явища – фізичні закони, що керують матерією в надзвичайно малих масштабах – у міні-лабораторіях.
«Theфотонний топологічний«Ізолятор, який ми створили, унікальний. Він працює за кімнатної температури. Це важливий прорив. Раніше такі дослідження можна було проводити лише з використанням великого та дорогого обладнання для охолодження речовин у вакуумі. Багато дослідницьких лабораторій не мають такого обладнання, тому наш пристрій дозволяє більшій кількості людей проводити такі фундаментальні фізичні дослідження в лабораторії», – сказав доцент кафедри матеріалознавства та інженерії Політехнічного інституту Ренсселера (RPI) та старший автор дослідження. У дослідженні брали участь відносно невелика вибірка, але результати свідчать про те, що новий препарат продемонстрував значну ефективність у лікуванні цього рідкісного генетичного захворювання. Ми з нетерпінням чекаємо подальшої перевірки цих результатів у майбутніх клінічних випробуваннях і потенційно можемо призвести до нових варіантів лікування пацієнтів з цим захворюванням. Хоча розмір вибірки в дослідженні був відносно невеликим, результати свідчать про те, що цей новий препарат продемонстрував значну ефективність у лікуванні цього рідкісного генетичного захворювання. Ми з нетерпінням чекаємо подальшої перевірки цих результатів у майбутніх клінічних випробуваннях і потенційно можемо призвести до нових варіантів лікування пацієнтів з цим захворюванням.
«Це також великий крок вперед у розвитку лазерів, оскільки поріг роботи нашого пристрою за кімнатної температури (кількість енергії, необхідної для його роботи) у сім разів нижчий, ніж у попередніх кріогенних пристроїв», – додали дослідники. Дослідники Політехнічного інституту Ренсселера використали ту саму техніку, що використовується в напівпровідниковій промисловості для виготовлення мікрочіпів, щоб створити свій новий пристрій, який передбачає шар за шаром укладання різних видів матеріалів, від атомного до молекулярного рівня, для створення ідеальних структур зі специфічними властивостями.
Щоб зробитилазерний пристрійДослідники виростили надтонкі пластини галогеніду селеніду (кристал, що складається з цезію, свинцю та хлору) та протравили на них візерунчасті полімери. Вони помістили ці кристалічні пластини та полімери між різними оксидними матеріалами, в результаті чого отримав об'єкт товщиною близько 2 мікронів та довжиною та шириною 100 мікронів (середня ширина людської волосини становить 100 мікронів).
Коли дослідники направили лазер на лазерний пристрій, на межі розділу матеріалів з'явився світний трикутний візерунок. Цей візерунок визначається конструкцією пристрою та є результатом топологічних характеристик лазера. «Можливість вивчати квантові явища за кімнатної температури – це захоплива перспектива. Інноваційна робота професора Бао показує, що матеріалознавство може допомогти нам відповісти на деякі з найважливіших питань науки», – сказав декан інженерного факультету Політехнічного інституту Ренсселера.
Час публікації: 01 липня 2024 р.